Question

【題目】某興趣小組設(shè)計的“溫度控制器”工作時有加熱和恒溫兩種狀態(tài)．電路如圖甲所示，S為開關(guān)，雙金屬開關(guān)在溫度低時閉合、溫度到達一定值時自動斷開，降溫后再閉合，循環(huán)工作起到調(diào)節(jié)溫度作用，指示燈的額定電壓為200V，且亮起即正常工作，發(fā)熱電阻阻值為40Ω．求：

（1）當指示燈亮?xí)r，溫度控制器處于____________狀態(tài)．

（2）指示燈的電阻值____________．

（3）加熱狀態(tài)時，溫度控制器所消耗的電功率____________．

（4）溫度控制正常時，記錄燈泡在一段時間內(nèi)規(guī)律性亮滅情況如圖乙，則溫度控制器1小時所消耗的電能___．

Answer 1

【答案】 恒溫 400Ω 1210W 1.056×106J

【解析】（1）由電路圖知道，當指示燈亮?xí)r，指示燈與發(fā)熱電阻串聯(lián)，電路中的總電阻最大，由P=UI=U2/R知道，電路的總功率最小，所以，溫度控制器處于恒溫狀態(tài)；

（2）當指示燈亮?xí)r，指示燈與發(fā)熱電阻串聯(lián)，且串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，根據(jù)題意知道，此時指示燈兩端的電壓UL=200V，所以發(fā)熱電阻兩端的電壓是：UR =U-UL =220V-200V=20V；又因為串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以電路中的電流是：I=UL/RL=UR/R，代入數(shù)據(jù)解得指示燈的電阻值是：RL =400Ω；

（3）雙金屬開關(guān)閉合時，指示燈短路，電路為發(fā)熱電阻的簡單電路，則溫度控制器所消耗的電功率：P加熱 =U2/R=(220V)2/40Ω=1210W；

（4）由圖乙知道，一個周期的時間為180s，恒溫時間為150s，加熱時間為30s，則一個周期內(nèi)溫度控制器消耗的電能：W=U2/Rt加熱 +U2/R+RLt保溫 =(220V)2/40Ω×30s+(220V)2/40Ω+400Ω×150s=52800J，所以溫度控制器1小時所消耗的電能：W總=20W=20×52800J=1.056×106 J。