Question

【題目】閱讀短文，回答文后問題：

電水壺

圖1所示是常見的電水壺，它的工作原理是：接通電源加熱后，水溫逐步上升到100℃，水開始沸騰，水蒸氣使雙金屬片變形推動蒸汽開關(guān)，從而使電水壺在水燒開后自動斷電（下次燒水需重新閉合蒸汽開關(guān)）。如果蒸汽開關(guān)失效，壺內(nèi)的水會一直燒下去，直到水被燒干，發(fā)熱元件溫度急劇上升，位于發(fā)熱盤底部也有一個(gè)雙金屬片開關(guān)，會因?yàn)闊醾鲗?dǎo)作用溫度急劇上升，膨脹變形，斷開電源。若使用PTC加熱元件代替電熱絲，可以有效防止因?yàn)楦蔁�而出現(xiàn)的著火危險(xiǎn)。PTC是一種新型的半導(dǎo)體陶瓷材料，它以鈦酸鋇為主，滲入多種物質(zhì)后加工而成。PTC有一個(gè)根據(jù)需要設(shè)定的溫度，低于這個(gè)溫度時(shí)，其電阻隨溫度的升高而減小，高于這個(gè)溫度時(shí)，電阻值則隨溫度的升高而增大。我們把這個(gè)設(shè)定的溫度叫“居里點(diǎn)溫度”用PTC材料制成的電熱器具有發(fā)熱、控溫雙重功能。PTC加熱元件的自動控制溫度性能是絕對可靠的，它靠的是PTC本體內(nèi)的電阻變化而控制溫度，而不是依靠任何觸點(diǎn)控制。所以現(xiàn)在很多高檔的電熱水壺采用了PTC加熱元件。

(1)圖1中的電水壺，其蒸汽開關(guān)與雙金屬片開關(guān)應(yīng)_______（選填：“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）連接；

(2)它的工作電路如圖2所示，R0是定值電阻，其阻值不受溫度的影響。RT是PTC的電阻，它的電阻值與溫度的關(guān)系如圖3所示：

①由電阻值與溫度的關(guān)系圖像可知，當(dāng)溫度為______ ℃時(shí)電路的實(shí)際功率最大；

②該電熱水壺在RT設(shè)定溫度的工作狀態(tài)時(shí)，電路消耗的總功率1100W，則R0的阻值是多少_____？當(dāng)RT溫度升至130℃，此時(shí)電路中RT的實(shí)際功率為多少_______？

Answer 1

【答案】串聯(lián) 100 10Ω 400W

【解析】

(1)[1]由文中信息可知，電熱水壺上的蒸汽開關(guān)與雙金屬片開關(guān)相互影響，只有同時(shí)閉合時(shí)才能工作，當(dāng)一個(gè)開關(guān)斷開時(shí)，電路就斷開，故它們是串聯(lián)接在電路中。

(2)①[2]從圖象上可知，當(dāng)溫度為100℃時(shí)RT的電阻最小，此時(shí)總電阻最小，根據(jù)P=可知電路的實(shí)際功率最大。

②[3]當(dāng)在設(shè)定溫度狀態(tài)(溫度為100℃)工作時(shí)，RT的阻值為34Ω，R0和RT串聯(lián)，電路消耗的總功率1100W，則電路的總電阻

R總==44Ω

R0的阻值

R0=R總-RT=44Ω-34Ω=10Ω

[4]當(dāng)RT的溫度為130℃時(shí)，由圖象可知，此時(shí)RT的阻值為100Ω，此時(shí)電路中的總電阻

R'總=R0+R'T=10Ω+100Ω=110Ω

此時(shí)電路中的電流

I′==2A

RT兩端的電壓

U'=I'R'T=2A×100Ω=200V

RT的實(shí)際功率

P'=U'I'=200V×2A=400W