问题详情:
图为小颖同学设计的电热水器的原理图,该电热水器具有加热、保温功能.图中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路.当电磁铁线圈中的电流I<10mA时,继电器上方触点和触点c接通;当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点和触点a、b接通.热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,其电阻R随温度变化的规律如图,热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中.已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V.
(1)衔铁被吸下时,加热电路的总电阻是多大?
(2)保温状态下,若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80%,求10分钟内热水器散失的热量;
(3)为使控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?若R0为该值,衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少?
【回答】
(1)22Ω;(2)1.65×105J;(3)60℃
【详解】
(1)由电路图知:衔铁被吸下时,RR2并联,由并联电路的特点知
电路总电阻
答:衔铁被吸下时,加热电路的总电阻是22Ω。
(2)由电路图知,保温状态下:RRR串联,10min加热电路产生的热量
10分钟内热水器散失的热量
答:10分钟内热水器散失的热量是1.65×105J.
(3)由由图2可知,热敏电阻的最小值是R=200Ω,当R最小,控制电路中的电流不超过最大值时,保护电阻R0阻值最小,由得:保护电阻R0的最小值
由题意知,衔铁刚好被吸下时,电路电流
I=10mA=0.01A
此时电流总电阻
此时热敏电阻
R=R总﹣R0=600Ω﹣200Ω=400Ω
由图2可知,此时水温为为60℃。
答:保护电阻R0的阻值至少为200Ω,衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是60℃。
知识点:欧姆定律
题型:计算题