Question

RRS-1150型電熱水器的銘牌如表Ⅰ所示，它的控制電路部分如圖所示，圖中R₁ 是一個(gè)熱敏電阻（置于熱水器水中）其阻值與溫度的變化關(guān)系如表Ⅱ所示，繼電器線(xiàn)圈電阻R₂為10Ω，左邊電源的電壓U為6V不變．
表Ⅰ

型    號(hào)	RRS-1150	額定電壓	220V
最大水量	50kg	頻    率	50Hz
額定內(nèi)壓	0.75MPa	額定功率	2000W

表Ⅱ

溫度/℃	10	20	30	40	50	60	70	80	90
電阻/Ω	60	40	30	20	15	10	8	6	5

（1）簡(jiǎn)述控制開(kāi)關(guān)中繼電器對(duì)熱水器的自動(dòng)控制原理
（2）正常工作時(shí)，電熱水器的發(fā)熱電阻是多大？
（3）若電熱水器內(nèi)的水溫控制在30～60℃之間，求繼電器線(xiàn)圈中設(shè)定的銜鐵吸下和放開(kāi)的電流分別是多少？
（4）電熱水器正常工作時(shí)，如果電熱器產(chǎn)生的熱全部被水吸收，則將整箱水從30℃加熱到60℃需要多長(zhǎng)時(shí)間？

Answer 1

分析：（1）據(jù)電磁繼電器的原理分析即可解決；
（2）已知電熱水器的額定電壓和額定功率，根據(jù)公式P=

U2

R

可求電熱水器的電阻．
（3）據(jù)此題中的溫度變化范圍找出電阻的變化范圍，而后利用歐姆定律分析即可判斷．
（4）根據(jù)公式Q=cm△t可求水升高到60℃時(shí)吸收的熱量，不計(jì)熱量損失，消耗的電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，根據(jù)公式t=

W

P

可求加熱的時(shí)間．

解答：解：（1）當(dāng)溫度較低時(shí)，熱敏電阻的阻值較大，繼電器中的電流較小，電磁鐵磁性較弱，繼電器中的銜鐵被釋放，電熱水器電路閉合并工作．當(dāng)水溫升到設(shè)定的溫度時(shí)，熱敏電阻的阻值減小到一定的值，繼電器線(xiàn)圈中的電流變大到一定值，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，繼電器的銜鐵被吸下，電熱水器電路斷開(kāi)，停止加熱；
（2）據(jù)電熱水器的銘牌可知，此時(shí)據(jù)公式P=

U2

R

可知，R=

U2

P

=

(220V)2

2000W

=24.2Ω；
（3）U₀=6V，當(dāng)溫度為30～60℃時(shí)，熱敏電阻的阻值在30～10Ω之間變化，據(jù)歐姆定律可知，
若電阻是30Ω，即此時(shí)的電流是：I=

U

R

=

6V

30Ω+10Ω

=0.15A；
若電阻是10Ω，即此時(shí)的電流是：I=

U

R

=

6V

10Ω+10Ω

=0.3A；
所以線(xiàn)圈中電流設(shè)置為：當(dāng)電流小于0.15A時(shí)，銜鐵斷開(kāi)，當(dāng)電流大于0.3A時(shí)，銜鐵吸下，斷開(kāi)電路．
（4）將整箱水從30℃加熱到60℃需要吸收熱量Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×50kg×（60℃-30℃）=6.3×10⁶J，
因不計(jì)熱損失，故W=Q，
據(jù)P=

W

t

可知，t=

W

P

=

6.3×106J

2000W

=3150s；
答：（1）見(jiàn)上面的解析；（2）正常工作時(shí)，電熱水器的發(fā)熱電阻是24.2Ω；（3）若電熱水器內(nèi)的水溫控制在30～60℃之間，求繼電器線(xiàn)圈中設(shè)定的銜鐵吸下和放開(kāi)的電流分別是0.15A和0.3A；（4）電熱水器正常工作時(shí)，如果電熱器產(chǎn)生的熱全部被水吸收，則將整箱水從30℃加熱到60℃需要3150s；

點(diǎn)評(píng)：本題考查電阻、電流、熱量和時(shí)間的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要知道串聯(lián)電阻的規(guī)律，還要學(xué)會(huì)從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)．