Question

【題目】如圖甲所示為某自動(dòng)恒溫箱內(nèi)部的工作電路簡圖。恒溫箱內(nèi)部的電路由控制電路和加熱電路兩部分組成，控制電路中電源兩端的電壓恒為15V，定值電阻R1的阻值為10kΩ，R2為裝在恒溫箱內(nèi)的熱敏電阻，R2的阻值隨溫度變化的圖像如圖乙所示，電壓鑒別器可通過內(nèi)部裝置控制加熱電路中開關(guān)S的通斷，當(dāng)a、b間的電壓小于5V時(shí)，開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲通電發(fā)熱，箱內(nèi)溫度升高；當(dāng)大于6V時(shí)，開關(guān)S斷開，電熱絲停止加熱。分析電路時(shí)，可將電壓鑒別器內(nèi)部視為斷路。求：

(1)當(dāng)a、b間的電壓等于5V時(shí)，通過定值電阻R1的電流大��；

(2)該恒溫箱的溫度將保持在什么范圍？

(3)若想使此恒溫箱的最高溫度升高到50，在不更換電源、鑒別器、R1和R2的情況下，只需在電路中增加一個(gè)電阻，請通過計(jì)算說明應(yīng)使用多大的電阻？如何連接？

Answer 1

【答案】(1)5×10-4A；(2)25~35；(3)給R1并聯(lián)一個(gè)20kΩ

【解析】

(1)由圖可知，控制電路中電壓鑒別器并聯(lián)在定值電阻R1的兩端， 由歐姆定律可得，當(dāng)時(shí)，通過定值電阻R1的電流為

(2)由題可知，當(dāng)小于5V時(shí)，開關(guān)S接通，所以當(dāng)時(shí)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)知，定值電阻R2的兩端電壓為

由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可知

則此時(shí)定值電阻R2的阻值為

由圖像可知，此時(shí)恒溫箱的溫度為

由題可知，當(dāng)大于6V時(shí)，開關(guān)S斷開，電熱絲停止加熱，所以當(dāng)時(shí)，此時(shí)定值電阻R2的兩端電壓為

由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可知

則此時(shí)定值電阻R2的阻值為

由圖像可知，此時(shí)恒溫箱的溫度為

即該恒溫箱的溫度將保持在25~35之間。

(3)由圖像知，當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度為50時(shí)，熱敏電阻阻值為10kΩ，不更換電源、鑒別器、R1和R2，當(dāng)大于6V時(shí)，開關(guān)S斷開，電熱絲停止加熱，所以當(dāng)時(shí)，此時(shí)通過熱敏電阻的電流為

此時(shí)ab間電阻為

所以應(yīng)給R1并聯(lián)一個(gè)電阻R，則由并聯(lián)電路電阻關(guān)系可知

即

解得：R=20kΩ，所以需給R1并聯(lián)一個(gè)20kΩ的電阻。

答：(1)當(dāng)a、b間的電壓等于5V時(shí)，通過定值電阻R1的電流為5×10-4A；

(2)該恒溫箱的溫度將保持在25~35之間；

(3)若想使此恒溫箱的最高溫度升高到50，在不更換電源、鑒別器、R1和R2的情況下，需給R1并聯(lián)一個(gè)20kΩ的電阻。