Question

下图是某兴趣小组设计的一恒温箱的原理图．“控制电路”由热敏电阻R₁、滑动变阻器R、电磁铁（线圈电阻不计）、电源U₁（U₁=8V）、开关、导线等组成．热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表．当线圈中的电流大于或等于20mA时，电磁铁的衔铁被吸下．“工作电路”由电源U₂（U₂=220V）、发热电阻R₂ （R₂=110Ω）、导线等组成．

温度/℃	…	30	35	40	45	50	…
热敏电阻阻值/Ω	…	350	300	250	200	160	…

问：
（1）为使恒温箱温度升高到一定值时，“工作电路”自动断开，导线端点C应接哪个接线柱？
（2）若设定恒温箱的温度最高为45℃，则“控制电路”中的滑动变阻器的阻值为多大？
（3）“工作电路”工作时的电流为多大？
（4）若要发热电阻R₂产生1.32×10⁵J的热量，则工作电路需工作多长时间？
（5）“控制电路”中用到了哪些物理知识？请说出两点．

Answer

（1）温度升高到一定值时，热敏电阻阻值变小，控制电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把衔铁吸下来，此时工作电路断开，说明C点接在A接线柱上；
（2）从表中查得45℃时，热敏电阻对应的电阻，由于此时工作电路断开，则控制电路中电流至少为20mA，根据欧姆定律求出总电阻，减去热敏电阻的阻值，即为滑动变阻器的阻值；
（3）根据欧姆定律I=就可求出工作电路中的电流；
（4）根据焦耳定律Q=I2Rt可以算出工作电路需要的时间；
（5）分析控制电路的工作过程可知应用了欧姆定律、杠杆原理、电流的磁效应等．
【解析】
（1）温度升高到一定值时，热敏电阻阻值变小，控制电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把衔铁吸下来，此时工作电路断开，说明C点接在A接线柱上；
（2）查表可知，当温度为45℃时，R1=200Ω，此时电路中的电流I=20mA=0.02A，
所以控制电路中的总电阻为：R总===400Ω，
所以滑动变阻器的阻值为：R=R总-R1=400Ω-200Ω=200Ω．
（3）工作电路工作时的电流为：I2===2A．
（4）由焦耳定律可得：t===300s．
（5）电磁铁应用了电流的磁效应；衔接应用了杠杆原理；还有欧姆定律等．
答：（1）导线C应接在A接线柱上；
（2）滑动变阻器接入的电阴为200Ω；
（3）工作电路中的电流为2A；
（4）工作电路加热时间为300s；
（5）电流的磁效应；欧姆定律；通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；电路两端电压一定时，电阻越小，电流越大；杠杆原理等．