Question

有一种电加热恒温箱，工作原理如图1所示．控制电路由电压为U₁=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R和热敏电阻R₁组成；工作电路由电压为U₂=220V的电源和电阻为R₂=44Ω的电热丝组成．其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R₁的阻值随温度变化关系如图2所示．
（1）求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量．
（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，求电阻箱R应接入电路的阻值．
（3）若要提高恒温箱的设定温度，电阻箱R接入电路的阻值应调大还是调小？简要说明理由．

Answer

（1）知道工作电路的电压和电热丝的电阻，利用P=求电热丝工作时的功率；又知道工作时间，利用Q=W=Pt求加热10min产生的热量；
（2）恒温箱的温度为50℃，从图乙的出热敏电阻的阻值，此时电路中的电流为60mA，衔铁被吸合，切断工作电路，又知道控制电路的电压，利用欧姆定律求电阻箱连入电阻的阻值；
（3）从图乙可知，要提高恒温箱的设定温度，就要减小热敏电阻的阻值；但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为60mA，根据欧姆定律就要增大电阻箱连入的电阻值，即R的阻值必须调大．
【解析】
（1）电热丝工作时的功率：
P===1100W，
在10min内产生的热量：
Q=W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J；
（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，由图乙可知，热敏电阻的阻值R1=100Ω，
由题知，此时控制电路的电流I=60mA=0.06A，
∵I=，即：0.06A=，
∴电阻箱R应接入电路的阻值：
R=50Ω；
（3）若要提高恒温箱的设定温度，由图乙知道，热敏电阻的阻值R1将减小，衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需60mA，即要求控制电路中的总电阻不变，所以R的阻值必须调大．
答：（1）求电热丝工作时的功率为1100W，在10min内产生的热量为6.6×105J．
（2）电阻箱R应接入电路的阻值为50Ω；
（3）为了让衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需60mA，R的阻值必须调大．