Question

【題目】PTC是一種新型的半導(dǎo)體陶瓷材料，它的發(fā)熱效率較高，PTC有一個(gè)設(shè)定的溫度t0上，當(dāng)它的溫度低于設(shè)定溫度t0時(shí)，其電阻值會(huì)隨它的溫度升高而變��；當(dāng)它的溫度高于設(shè)定溫度t0時(shí)，其電阻值隨它的溫度升高而變大。如圖甲所示的陶瓷電熱水壺就使用了這種材料，材料的電阻值隨溫度的變化如圖丙所示。

（1）電水壺的設(shè)定溫度t0是多少度？

（2）電水壺的工作電路如圖乙所示，由一個(gè)定值電阻R0和一個(gè)由PTC制成的電阻Rr串聯(lián)而成，PTC電阻的阻值與溫度的關(guān)系如圖丙所示。該電熱水壺在設(shè)定溫度t0工作時(shí)，電路消耗的總功率為1100 W。為了判斷圖乙中哪一個(gè)電阻是Rr，在電路中加入了電壓表和電流表，如圖丁所示�，F(xiàn)在向電水壺裝入適量溫水后接通電路，此時(shí)電壓表示數(shù)為10 V。請(qǐng)通過計(jì)算判斷哪個(gè)電阻是Rr，并將結(jié)果在圖丁中標(biāo)出來(lái)。

（3）根據(jù)第（2）問中的信息，計(jì)算整個(gè)加熱過程中電壓表和電流表的變化范圍及電水壺中水溫的變化范圍。

Answer 1

【答案】(1) 100°C

(2)右邊電阻是Rt，如圖所示：

(3) 電流表變化范圍1 A~5 A，電壓表變化范圍10 V~50 V，水溫變化20°C ~100°C

【解析】

(1)PTC有一個(gè)設(shè)定的溫度t0上，當(dāng)它的溫度低于設(shè)定溫度t0時(shí)，其電阻值會(huì)隨它的溫度升高而變��；當(dāng)它的溫度高于設(shè)定溫度t0時(shí)，其電阻值隨它的溫度升高而變大。所以由圖丁可知，設(shè)定溫度為100°C；

(2)當(dāng)在設(shè)定溫度狀態(tài)工作時(shí)，連入電路的電阻Rt=34Ω，

R0、Rt串聯(lián)，電路總電阻

，

∴R0的阻值：

，

若右邊電阻為R0，則

，

∵0.5Ω<34Ω，所以右邊的不是R0，電路圖如圖所示：

(3)當(dāng)Rt最小為，此時(shí)電流表示數(shù)為最大值

，

根據(jù)，此時(shí)電壓表示數(shù)為最大值

,

由圖丙可知此時(shí)水溫為100°C，當(dāng)電壓表示數(shù)為10 V時(shí)，此時(shí)Rt最大，電壓表示數(shù)最小為10 V，電流表示數(shù)最小

，

利用串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，根據(jù)，此時(shí)，

，

由圖丙可知此時(shí)溫度為20℃；

綜上所述：電流表變化范圍1A~5A，電壓表變化范圍10V~50V，水溫變化20°C~100°C。