Question

5．小明利用實(shí)驗(yàn)室的電磁繼電器、熱敏電阻R₁，可變電阻器R₂等器件設(shè)計(jì)了一個(gè)恒溫箱控制電路，如圖甲所示，圖乙是小明通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得的R₁的阻值隨溫度變化的關(guān)系曲線．
（1）當(dāng)溫度較低時(shí)，電磁鐵的磁性較弱（選填“強(qiáng)”或“弱”），觸點(diǎn)開關(guān)接通（接通/斷開）．
（2）電磁繼電器的電源兩端電壓U=6V，電磁繼電器線圈的電阻可不計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電流為30mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合．若可變電阻器R₂的電阻值設(shè)定為150Ω時(shí)，恒溫箱溫度可達(dá)到90℃．當(dāng)可變電阻器R₂的電阻變大時(shí)，恒溫箱設(shè)定的溫度將變升高（選填“升高”或“降低”）．
（3）小明設(shè)計(jì)的這個(gè)控制電路，使用起來有不足之處，請(qǐng)你指出：電磁繼電器頻繁通斷，整個(gè)裝置的使用壽命因此受到影響．

Answer 1

分析 （1）溫度較低，決定了熱敏電阻的阻值較大，控制電路中的電流較小，電磁鐵的磁性較弱，結(jié)合圖示的工作電路的連接情況，即可確定工作電路的工作狀態(tài)．
（2）根據(jù)電源電壓、R₂接入電路中的電阻和控制電路中的臨界電流，求得熱敏電阻的阻值，然后利用該阻值結(jié)合圖象可以得到此時(shí)的恒溫箱的溫度值．
恒溫箱內(nèi)的溫度如何變化，取決于加熱絲的工作時(shí)間的長(zhǎng)短，工作時(shí)間是由電磁鐵磁性的強(qiáng)弱來決定的，而電磁鐵的磁性強(qiáng)弱又是由控制電路中的電流來決定的．由此入手分析即可解決此題；
（3）從溫度到達(dá)臨界值時(shí)會(huì)出現(xiàn)的實(shí)際情況入手分析找出其問題所在．

解答 解：（1）當(dāng)溫度較低時(shí)，由R₁的阻值隨溫度變化的關(guān)系曲線可知，熱敏電阻的阻值較大，由I=$\frac{U}{R}$可知，控制電路中的電流較小，電磁鐵的磁性較弱，此時(shí)的銜鐵不會(huì)被吸下來，根據(jù)圖示的工作電路可知，加熱絲所在的電路接通；
（2）電磁繼電器的銜鐵被吸合時(shí)，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{30×1{0}^{-3}A}$=200Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，熱敏電阻的阻值：
R₁=R_總-R₂=200Ω-150Ω=50Ω，
由圖象知，熱敏電阻的阻值為50Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度為90℃．
當(dāng)可變電阻器R₂的電阻變大時(shí)，在熱敏電阻阻值不變的情況下，電路中的電流會(huì)減小，此時(shí)電磁鐵的磁性會(huì)減弱，所以銜鐵不會(huì)被吸下來，工作電路繼續(xù)工作，恒溫箱內(nèi)的溫度持續(xù)升高，熱敏電阻的阻值會(huì)繼續(xù)降低，控制電路中的電流會(huì)增大，直到電流到達(dá)臨界值時(shí)，電磁鐵切斷工作電路．
（3）小明設(shè)計(jì)的這個(gè)電路，從理論上講控制的只是一個(gè)固定的溫度值，這樣使用時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)恒溫箱內(nèi)溫度在某一固定值附近時(shí)，電磁繼電器頻繁通斷的現(xiàn)象，這對(duì)電磁繼電器和加熱器電路的使用壽命是十分不利的．
故答案為：
（1）弱；接通；
（2）90；高；
（3）電磁繼電器頻繁通斷，整個(gè)裝置的使用壽命因此受到影響．

點(diǎn)評(píng) 本題既需要從電磁鐵的性質(zhì)上進(jìn)行分析，還要對(duì)電磁繼電器的原理進(jìn)行分析．能從圖乙得出相關(guān)信息、結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求解是本題的關(guān)鍵．