某同学利用热敏电阻为家中的灯暖型浴霸(一种取暖用的电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示。“控制电路”中热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示,电磁铁线圈可看作阻值为30Ω的纯电阻R0,电源U1电压恒定,浴霸共安装有2只标有“220V、550W”的灯泡,当电磁铁线圈中的电流大于或等于50mA时,继电器的衔铁被吸合,浴霸电路断开;当线圈中的电流小于或等于40mA时,继电器的衔铁被释放,浴霸电路闭合。求:
(1)工作电路闭合时,通过电路的总电流。
(2)若浴室内的温度最高不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值为多大?
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置安放在浴室内,浴室内温度可控制在什么范围?
(1) I=P/U=550w/220v=2.5A
2.5×2=5A
(2)当温度为40℃时,r1=170Ω
R=30+170=200Ω
U=200Ω×0.05A=10V
(3)R总=U1/I大=12v/0.05A=240欧
R1=R总-Ro=240-30=210欧,当R1=210欧时温度大约为31℃
控制电路的最小电流为I小=0.04A,此时总电阻
R总=U1/I小=12v/0.04A=300欧
R1=R总-Ro=300-30=270欧,当R1=270欧时温度大约为23℃
即浴室内温度可控制在23℃——31℃
(1)工作电路闭合时,通过电路的总电流。
每只灯泡正常时的电流为
I=P/U=550w/220v=2.5A
此时工作电路两只灯泡并联,灯泡两端的电压都等于U2=220v,灯泡都正常发光,则总电流
I总=2I=2*2.5A=5A
(2)若浴室内的温度最高不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值为多大?
由乙图可看出,当温度为40℃时,R1=180欧
此时控制电路的总电阻为
R总=Ro+R1=30欧+180欧=210欧
控制电路电流最大为0.05A
则控制电路的电源最小电压为
U1=I*R总=0.05A*210欧=10.5v
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置安放在浴室内,浴室内温度可控制在什么范围?
如果U1=12v,控制电路的最大电流I大=0.05A时,总电阻
R总=U1/I大=12v/0.05A=240欧
此时R1电阻最小为
R1=R总-Ro=240-30=210欧,由乙图可看出当R1=210欧时温度大约为18℃
控制电路的最小电流为I小=0.04A,此时总电阻
R总=U1/I小=12v/0.04A=300欧
此时R1电阻最大为
R1=R总-Ro=300-30=270欧,由乙图可看出当R1=270欧时温度大约为24℃
即浴室内温度可控制在18℃——24℃
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