Question

【題目】小明利用實驗室的電磁繼電器、熱敏電阻R1、可變電阻器R2等器件設計了一個恒溫箱控制電路，如圖甲所示．如圖乙是小明通過實驗測得的R1的阻值隨溫度變化的關系曲線．
（1）電磁繼電器中電磁鐵上端是極（N/S）．
（2）當溫度較低時，電磁鐵的磁性較 ， 觸點開關（接通/斷開）．
（3）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，通過實驗測得當電流為30mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合．若可變電阻器R2的電阻值設定為150Ω時，恒溫箱溫度可達到℃．當可變電阻器R2的電阻變大時，恒溫箱設定的溫度將變（高/低）．
（4）如果要使恒溫箱內預設的溫度可調節范圍是90℃～150℃，可供選擇的可變電阻器R2的電阻值有如下的幾種，你選擇 ．
A.0～100Ω
B.0～200Ω
C.0～1000Ω
D.0～1500Ω
（5）小明設計的這個控制電路，使用起來有不足之處，請你指出： ．

Answer 1

【答案】
（1）S
（2）弱；接通
（3）90；高
（4）B
（5）小明設計的這個電路，從理論上講控制的只是一個固定的溫度值，這樣使用時，就會出現恒溫箱內溫度在某一固定值附近時，電磁繼電器頻繁通斷的現象，這對電磁繼電器和加熱器電路的使用壽命是十分不利的
【解析】解：（1）電流從電磁鐵的下端流入上端流出，結合圖示的線圈繞向利用安培定則可以確定電磁鐵的上端為S極，下端為N極．（2）溫度較低時，由R1的阻值隨溫度變化的關系曲線可知，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，此時的銜鐵不會被吸下來，根據圖示的工作電路可知，加熱絲所在的電路接通．（3）U源=6V I=30mA=0.03A， 電路的總電阻：R總= = =200Ω，
此時R1=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，對應的溫度為90℃．
當可變電阻器R2的電阻變大時，在熱敏電阻阻值不變的情況下，電路中的電流會減小，此時電磁鐵的磁性會減弱，所以銜鐵不會被吸下來，工作電路繼續工作，恒溫箱內的溫度持續升高，熱敏電阻的阻值會繼續降低，控制電路中的電流會增大，直到電流到達臨界值時，電磁鐵切斷工作電路．（4）由第三問的分析可知：當設定溫度最低為90℃，根據熱敏電阻R1的阻值隨溫度變化的關系曲線可知，此時熱敏電阻的阻值最大為50Ω，因為控制電路的U源=6V不變，I=0.03A不變，極控制電路的總電阻200Ω保持不變，所以此時要求R2的阻值為150Ω，且此時為最小值；
當設定溫度為150℃時，根據熱敏電阻R1的阻值隨溫度變化的關系曲線可知，此時熱敏電阻的阻值最小為30Ω，因為控制電路的總電阻為200Ω不變，所以此時要求R2的阻值為170Ω，且為最大值．
綜上分析，當恒溫箱內預設的溫度可調節范圍是90℃～150℃時，滑動變阻器的阻值變化范圍為150Ω～170Ω，故選B．（5）小明設計的這個電路，從理論上講控制的只是一個固定的溫度值，這樣使用時，就會出現恒溫箱內溫度在某一固定值附近時，電磁繼電器頻繁通斷的現象，這對電磁繼電器和加熱器電路的使用壽命是十分不利的．
所以答案是：（1）S； （2）弱； 接通； （3）90； 高； （4）B；（5）小明設計的這個電路，從理論上講控制的只是一個固定的溫度值，這樣使用時，就會出現恒溫箱內溫度在某一固定值附近時，電磁繼電器頻繁通斷的現象，這對電磁繼電器和加熱器電路的使用壽命是十分不利的
【考點精析】根據題目的已知條件，利用影響電磁鐵磁性的因素和電磁繼電器的組成、原理和特點的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握電磁鐵的特點：①磁性的有無可由電流的通斷來控制；②磁性的強弱可由改變電流大小和線圈的匝數來調節；③磁極可由電流方向來改變；電磁繼電器：實質上是一個利用電磁鐵來控制的開關．它的作用可實現遠距離操作，利用低電壓、弱電流來控制高電壓、強電流．還可實現自動控制．