Question

（2013全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽預(yù)賽題）如圖21所示為某興趣小組為學(xué)校辦公樓空調(diào)設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制裝置，R是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化關(guān)系如下表所示。已知繼電器的線圈電阻Ro=15Ω，左邊電源電壓為6V恒定不變。當(dāng)繼電器線圈中的電流大于或等于l5mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，右邊的空調(diào)電路正常工作。

(1)請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明該自動(dòng)控制裝置的工作原理。

(2)計(jì)算說(shuō)明該空調(diào)的啟動(dòng)溫度是多少?

(3)為了節(jié)省電能，將空調(diào)啟動(dòng)溫度設(shè)定為25℃，控制電路中需要再串聯(lián)一個(gè)多大的電阻? (4)改變控制電路的電阻可以給空詞設(shè)定不同的啟動(dòng)溫度，除此之外，請(qǐng)你再提出一種方便可行的調(diào)節(jié)方案。

Answer 1

解：(1)隨著室內(nèi)溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，控制電路中電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，當(dāng)電流達(dá)到15mA時(shí)，銜鐵被吸臺(tái)，右側(cè)空調(diào)電路接通，空調(diào)開(kāi)始工作。當(dāng)溫度下降時(shí)，控制電路電阻增大，電流減小，電磁鐵的磁性減弱，減小到一定值，彈簧將銜鐵抬起，使空調(diào)電路斷開(kāi)，這樣就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。    （2分）

(2)由歐姆定律得。電路啟動(dòng)時(shí)的總電阻R_總= U/I==400Ω   

此時(shí)熱敏電阻的阻值：R_熱=R_總-R₀=400Ω-15Ω=385Ω，    

對(duì)照表格數(shù)據(jù)可知，此時(shí)的啟動(dòng)溫度是20℃。    （4分）     

(3)因?yàn)殡娐穯��?dòng)時(shí)的總電阻為400Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，空調(diào)啟動(dòng)溫度設(shè)定為25℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為R’= 355Ω．設(shè)需串聯(lián)的電阻為R_串，    

由歐姆定律可得： I=，

 則R_串= R_總- R’–R₀= 400Ω–355Ω–15Ω＝30Ω    (4分)    

 (4)因?yàn)楸狙b置啟動(dòng)的電流是一定的，因此，既可通過(guò)改變電阻來(lái)改變電流，也可以通過(guò)將左邊電源改為可調(diào)壓電源來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制。    （2分）