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(2014•包头)某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示

来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/11/14 03:47:52
(2014•包头)某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示.“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示.电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0,“浴霸”共安装有2盏标有“220V,440W”的灯泡,当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时,继电器的衔铁被吸合,使“浴霸”电路断开;当线圈中的电流小于或等于40mA时,继电器的衔铁被释放,使“浴霸”电路闭合.

求(1)工作电路正常工作时,每盏灯泡在1min内产生的热量是多少?
(2)若浴室中的温度不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值是多少?
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在多大范围内?
(2014•包头)某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示
(1)每盏灯泡正常工作时的功率P=440W,在1min内产生的热量:
Q=W=Pt=440W×60s=2.64×104J;
(2)当R1温度为40℃时,其阻值R1=170Ω;
因为R1和R0串联,
所以R=R1+R0=170Ω+30Ω=200Ω;
因此,控制电路的最小电压为:U1=I1R=0.05A×200Ω=10V;
(3)取临界情况,当电流为I=50mA=0.05A时:
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=
U
R可得:
R1+R0=
U1
I=
12V
0.05A=240Ω,
则R1=240Ω-R0=240Ω-30Ω=210Ω,由图可得对应的温度为32℃;
当电流为I′=40mA=0.04A时:
因R1′+R0=
U1′
I′=
12V
0.04A=300Ω,
则R1′=300Ω-R0=300Ω-30Ω=270Ω,由图可得对应的温度为23℃;
所以,室内温度可控制在23℃~32℃范围内.
答:(1)工作电路正常工作时,每盏灯泡在1min内产生的热量是2.64×104J;
(2)若浴室中的温度不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值是10V;
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制的范围为23℃~32℃.
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