Question

16．小林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．圖乙是小林通過實驗測得的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S（選填“N”或“S”）極．
（2）當溫度較低時，電磁鐵的磁性較弱，觸點開關接通（選填“接通”或“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90℃．當可變電阻器R₂的電阻變大時，恒溫箱設定的溫度將變高（選填“高”或“低”）．

Answer 1

分析 （1）由安培定則可判斷電磁鐵的磁極；
（2）當溫度上升時，電阻R的阻值減小，電路中的電流增大，電磁鐵的磁性增強，將銜鐵吸下，電熱絲電路斷開，停止加熱．過一段時間后，溫度下降，電阻R的阻值增大，電路中的電流減小，電磁鐵的磁性減弱，銜鐵被彈簧拉起，電熱絲電路接通，電熱絲又開始工作加熱，溫度上升；
（3）當電流等于30mA時，求出總電阻，由于是串聯電路，求出恒溫箱的電阻R₁=R-R₂，對應圖乙找出恒溫箱溫度；當可變電阻器R₂的電阻變大時，電磁繼電器的銜鐵被吸合時的電流不變，恒溫箱的電阻變小，根據圖乙得出恒溫訂設定的溫度將變高．

解答 解：（1）已知電源正負極，根據電流流向，由安培定則可知，電磁繼電器中電磁鐵下端為N極，上端是S極，
（2）由圖乙可知，當恒溫箱內溫度較低時，熱敏電阻的阻值變大，直流電路中的電流變小，電磁鐵的磁性變弱，銜鐵在彈簧的作用下被抬起，使得觸點開關接通，電熱器開始加熱；
（3）當電流等于30mA時，合0.03A，總電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.03A}$=200Ω，由于是串聯電路，所以恒溫箱的電阻R₁=R-R₂=200Ω-150Ω=50Ω，對應圖乙找出恒溫箱溫度為90℃；
當可變電阻器R₂的電阻變大時，電磁繼電器的銜鐵被吸合時的電流不變，恒溫箱的電阻變小，根據圖乙得出恒溫箱設定的溫度將變高；
故答案為：（1）S；（2）接通；（3）90；高．

點評 本題難度較大，既需要從電磁鐵的性質上進行分析，還要對電磁繼電器的原理進行分析．能從圖乙得出相關信息、結合串聯電路的特點和歐姆定律求解是本題的關鍵．