物理兴趣小组在研究性学习中了解到PTC热敏电阻是一种新型的半导体陶瓷材料，它具有性能稳定、升温迅速、受电源电压波动影响小
物理兴趣小组在研究性学习中了解到PTC热敏电阻是一种新型的半导体陶瓷材料，它具有性能稳定、升温迅速、受电源电压波动影响小等特性，制成的各种加热器产品，已成为金属电阻丝类发热材料最理想的替代产品．目前已大量应用于取暖器、干衣机、风幕机、空调等各种加热器．图甲是某种PTC材料的R-t图象．
（1）为了研究这种PTC材料的特性，大家将0℃的PTC热敏电阻RT与R0=10Ω的定值电阻串联接入电路，电源电压恒定16V，如图乙所示．对RT加热初始，发现电阻变______（大/小），电流表示数变______（大/小）．
（2）当加热至40℃时，电流表示数为0.1A，求此时RT阻值及电路消耗的总功率．
（3）小组同学注意到学校夏天空调使用浪费现象很严重，就想用PTC热敏电阻设计一个温度自动控制电路，以节约用电．电路设计如图丙所示，要求当室温高达28℃时，空调才开始工作．若已知电磁继电器的线圈电阻R0为10Ω，控制电路电源电压为6V，由测定得：当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．请帮他们完成电路连接．并结合图甲的R-t图象求出此时控制电路中的电阻箱R1应调到多大阻值？
（1）为了研究这种PTC材料的特性，大家将0℃的PTC热敏电阻RT与R0=10Ω的定值电阻串联接入电路，电源电压恒定16V，如图乙所示．对RT加热初始，发现电阻变______（大/小），电流表示数变______（大/小）．
（2）当加热至40℃时，电流表示数为0.1A，求此时RT阻值及电路消耗的总功率．
（3）小组同学注意到学校夏天空调使用浪费现象很严重，就想用PTC热敏电阻设计一个温度自动控制电路，以节约用电．电路设计如图丙所示，要求当室温高达28℃时，空调才开始工作．若已知电磁继电器的线圈电阻R0为10Ω，控制电路电源电压为6V，由测定得：当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．请帮他们完成电路连接．并结合图甲的R-t图象求出此时控制电路中的电阻箱R1应调到多大阻值？
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解题思路：（1）根据图甲所示判断RT阻值如何变化，然后由欧姆定律判断电流如何变化．
（2）由欧姆定律求出电路总电阻，然后求出RT的电阻，由P=UI求出电路消耗的功率．
（3）温度高于预设最高温度时，热敏电阻的阻值减小，控制电路的电流增大，电磁继电器的衔铁吸合，空调停止工作；温度低于预设温度时，电阻增大，电流减小，电磁继电器的衔铁断开，空调继续工作．这样才能实现温度控制．当电流为20mA时，可以根据电源电源求出总电阻．再根据图象中28℃对应的电阻值，求出电阻箱的阻值．
（2）由欧姆定律求出电路总电阻，然后求出RT的电阻，由P=UI求出电路消耗的功率．
（3）温度高于预设最高温度时，热敏电阻的阻值减小，控制电路的电流增大，电磁继电器的衔铁吸合，空调停止工作；温度低于预设温度时，电阻增大，电流减小，电磁继电器的衔铁断开，空调继续工作．这样才能实现温度控制．当电流为20mA时，可以根据电源电源求出总电阻．再根据图象中28℃对应的电阻值，求出电阻箱的阻值．
（1）对RT加热，温度升高，由图甲所示图象可知，RT阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路电流增大，电流表示数变大．
（2）由I=[U/R]可知，电路总电阻：R=[U/I]=[16V/0.1A]=160Ω，RT=R-R0=160Ω-10Ω=150Ω；
电路消耗的总功率：P=UI=16V×0.1A=1.6W；
（3）因为空调器是在40℃以下的环境中工作，所以R1阻值应在AB段．空调电路应接在A、B端．温度高于预设最高温度时，热敏电阻的阻值减小，控制电路的电流增大，电磁继电器的衔铁吸合，空调停止工作；温度低于预设温度时，电阻增大，电流减小，电磁继电器的衔铁断开，空调继续工作．这样才能实现温度控制．如果空调电路接在C、D两端，当温度高于预设温度时，R1的阻值减小，电流增大，电磁继电器的衔铁吸合，空调继续工作，温度将更高，从而不能进行温度控制，电路图如图所示：
由I=[U/R]可知，在左边控制电路中，R总=[U/I]=[6V/0.02A]=300Ω，
当室温t=28℃时，由图1可得，R=200Ω，R0=10Ω，R1=300Ω-200Ω-10Ω=90Ω．
答：（1）发现电阻变小，电流表示数变大．
（2）当加热至40℃时，电流表示数为0.1A，此时RT阻值为150欧姆，电路消耗的总功率为1.6W．
（3）电路图如图所示；此时控制电路中的电阻箱R1应调到90欧姆．
点评：
本题考点： 欧姆定律的应用；电磁继电器的组成、原理和特点．
考点点评： 本题考查了欧姆定律的应用，分析清楚电路结构、分析清楚图示图象、串联电路特点、欧姆定律与电功率公式即可正确解题．
1年前
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