科技小组的同学设计了如图*所示的恒温箱温控电路,它包括控制电路和受控电路两部分,用于获得高于室温、且温度在一定...
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科技小组的同学设计了如图*所示的恒温箱温控电路,它包括控制电路和受控电路两部分,用于获得高于室温、且温度在一定范围内变化的“恒温”.其中控制电路电源电压为36 V,R为可变电阻,Rt为热敏电阻(置于恒温箱内),热敏电阻阻值随温度变化的关系如图乙所示,继电器线圈电阻R0为50 Ω.已知当控制电路的电流达到0.04A时,继电器的衔铁被吸合;当控制电路的电流减小到0.036 A时,衔铁会被释放.加热器的规格是“220 V 1000 W”,恒温箱内部空间大小是2 m3,空气的密度是1.30 kg/m3,比热容是103 J/(kg·℃).
(1)如图*所示状态,通过加热器的电流多大?
(2) 加热器产生的热量有80 %转化为恒温箱内空气的内能,若使恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃,加热器需正常工作多长时间?
(3) 若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”,当可变电阻R调节到多大?
(4)如果需要将恒温箱内的下限温度设为50℃的“恒温”,则应将可变电阻R调节为多大?
【回答】
(1)4.55A(2)130s(3)450Ω(4)150Ω
【解析】
(1)由图*所示电路可以知道,工作电路是通路,加热器处于加热状态。受控电路电源电压为220V,加热器的规格“220V 1000W”,此时加热器在额定电压下工作,其电流为: (2) 恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃需要吸收的热量为:
设加热器需正常工作时间为t,则放出的热量为W=Pt(其中P=1000W),
根据已知列方程如下:80%×Pt=1.04×105J,计算得t=130s;
(3) 若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”,欲使电流达到0.04A的最高衔接电流,控制电路的电阻应该为,读图乙可知100℃时热敏电阻的阻值为400Ω,所以可变电阻R此时调节为:900Ω-400Ω-50Ω=450Ω; (4) 当获得最高温度为50℃时,欲使电流达到0.036A的最低释放电流,控制电路的电阻应该为,读图乙可知50℃时热敏电阻的阻值为800Ω,所以可变电阻R此时调节为:1000Ω-800Ω-50Ω=150Ω;
知识点:欧姆定律
题型:计算题
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