为防止湿手扳开关造成触电事故,宁宁同学为家中的灯暖型浴霸设计了一个温度自动控制装置,如图12甲所示,其中半导体材料制成的热敏电阻阻值R1随温度变化的曲线如图12乙所示.已知继电器线圈电阻R2为20Ω,电源电压U0=12V,浴霸共安装有4只标有“220V 250W”的灯泡,当继电器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:(结果保留一位小数)
(1)标有“220V 250W”灯泡正常工作时的电流;
(2)浴霸电路闭合时,浴霸消耗的总功率;
(3)若将此装置安放在浴室内,浴室内温度可控制在什么范围?
解:(1)∵P=UI,
∴灯泡正常工作时的电流I==≈1.1A;
(2)当浴霸电路闭合时:
浴霸消耗的总功率P总=nPL=250W×4=1000W,
(3)当线圈中电流为I=50mA=0.05A时:
∵I=,
∴R1+R2===240Ω,
∴R1=240Ω-R2=240Ω-20Ω=220Ω,由图可得对应的温度为30℃;-----①
当电流为I′=40mA=0.04A时:
∵I=,
∴R1′+R2===300Ω,
∴R1′=300Ω-R2=300Ω-20Ω=280Ω,由图可得对应的温度为22℃;------②
由①②可知室内温度可控制在22℃~30℃范围内.
答:(1)灯泡正常工作时的电流为1.1A.
(2)浴霸电路闭合时,浴霸消耗的总功率1000W.
(3)若将此装置放在浴室内,浴室内的温度可控制在22℃~30℃范围内.
(1)由灯泡铭牌可知,灯泡额定电压是220V,额定功率是250W,由P=UI的变形公式可以求出灯泡正常工作时的电流.
(2)当浴霸电路闭合时,电路中四只电灯并联,知道每只灯的电功率,求出总电功率;
(3)取临界情况,当电流为50mA时和当电流等于40mA时,知道电源电压U0,分别求出总电阻,利用串联电阻的特点求热敏电阻R1的大小,对应图象找出温度值,从而得到浴室内温度的变化范围.
点评:本题考查了电功率计算公式的应用、串联电路中欧姆定律的应用、电磁铁的应用,能从热敏电阻阻值R1随温度变化图象上搜集到相关信息是本题的关键.
物理解题技巧分享:平面镜:物像相等镜对称,物动像动含2倍,钟面问题十二减,全像镜长物一半。