Question

高楠家电热水器的铭牌如下表所示，高楠学了电磁继电器知识后想为自家的电热水器设计一个自动控制装置．若用热敏电阻R₁制作成如图所示的电磁继电器来控制电热丝的工作，当继电器线圈R₂中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，电热水器电路断开；当继电器线圈中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被释放，电热水器电路闭合，开始工作．则电热丝所在电路该如何与电磁继电器的触点连接？R₁置于热水器水中，其阻值随温度的变化关系如下图所示．已知继电器线圈电阻R₂为10Ω，左边电源的电压U为6V

型号	FED-H50	额定电压	交流220V
最大水量	50kg	频率	50Hz
额定内压	0.75MPa	额定功率	2000W

（1）热敏电阻的阻值随温度如何变化？______
（2）请你帮他完成电路的连接
（3）若电热水器内的水温控制在30～60℃之间，求衔铁被吸下、电热水器电路被断开时，继电器线圈中的电流是多少？
（4）电热水器正常工作时，将整箱水从30℃加热到60℃需要多长时间？，不计热损失）

Answer

（1）从图象中可以看出热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的规律．
（2）电热丝要产生热量，电路要闭合．根据电热丝工作时线圈有无磁性，控制电路有无电流连接电路．
（3）分析图象中数据可以知道温度为60℃时热敏电阻的阻值，进而求出串联电路的总电阻，根据公式I=可求继电器线圈中的电流．
（4）根据公式Q=cm△t可求水升高到60℃时吸收的热量，不计热量损失，消耗的电能完全转化成内能，根据公式t=可求加热的时间．
【解析】

（1）由坐标看出，从左向右温度升高，电阻减小．所以热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．
故答案为：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．
（2）由题意知，线圈中没有电流，磁性消失时电热丝开始工作，所以电路连接如下图：

（3）由图象可知，温度为60℃时，热敏电阻的阻值R1=20Ω，此时串联电路总电阻R总=R1+R2=20Ω+10Ω=30Ω，
继电器线圈中的电流是I===0.2A．
答：继电器线圈中的电流是0.2A．
（4）将整箱水从30℃加热到60℃需要吸收热量Q=cm（t-t）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（60℃-30℃）=6.3×106J，
因不计热损失，故W=Q，
所以加热时间t===3150s．
答：将整箱水从30℃加热到60℃需要3150s．