Question

小明在研究性學(xué)習(xí)活動中，查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律如下表，并將該型號的熱敏電阻應(yīng)用于如圖所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中．

溫度/℃	…	30	40	50	60	70	…
熱敏電阻阻值/Ω	…	350	300	250	210	175	…

“控制電路”由熱敏電阻R₁、電磁鐵（線圈阻值R₀=50Ω）、電源U₁、開關(guān)等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合，右邊工作電路則斷開；
“工作電路”由工作電源U₂（U₂=10V）、發(fā)熱電阻R₂（R₂=5Ω）、導(dǎo)線等組成．問：
（1）工作電路工作時的電流為多大？電阻R₂的發(fā)熱功率為多大？
（2）若發(fā)熱電阻R₂需提供1.2×10⁴J的熱量，則工作電路要工作多長時間（不計熱量的損失）？
（3）若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃，則控制電路的電源電壓U₁最小值為多大？

Answer 1

（1）工作電路工作時的電流：I₂=

U2

R2

=

10V

5Ω

=2A；
電阻R₂的發(fā)熱功率：P₂=U₂I₂=10V×2A=20W；

（2）因為電阻消耗的電能等于電流通過電阻時產(chǎn)生的熱量，即W₂=P₂t=Q，
所以t=

Q

P2

=

1.2×104J

20W

=600s；

（3）當(dāng)R₁溫度為50℃時，其阻值R₁=250Ω；
因為R₁和R₀串聯(lián)，
所以R_總=R₁+R₀=250Ω+50Ω=300Ω；
因此，控制電路的最小電壓為：U₁=I₁R_總=0.02A×300Ω=6V．
答：（1）工作電路工作時的電流為2A．電阻R₂的發(fā)熱功率為20W．
（2）若發(fā)熱電阻R₂需提供1.2×10⁴J的熱量，則工作電路要工作600s．
（3）若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃，則控制電路的電源電壓U₁最小值為6V．