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2013年全国初中应用物理知识竞赛预赛试题解析

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25.如图21所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置,R是热敏电阻,其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻Ro=15Ω,左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于l5mA时,继电器的衔铁被吸合,右边的空调电路正常工作。

(1)请简要说明该自动控制装置的工作原理。 (2)计算说明该空调的启动温度是多少?

(3)为了节省电能,将空调启动温度设定为25℃,控制电路中需要再串联一个多大的电阻? (4)改变控制电路的电阻可以给空词设定不同的启动温度,除此之外,请你再提出一种方便可行的调节方案。

解:(1)随着室内温度的升高,热敏电阻的阻值减小,控制电路中电流增大,电磁铁的磁性增强,当电流达到15mA时,衔铁被吸台,右侧空调电路接通,空调开始工作。当温度下降时,控制电路电阻增大,电流减小,电磁铁的磁性减弱,减小到一定值,弹簧将衔铁抬起,使空调电路断开,这样就实现了自动控制。 (2分)

(2)由欧姆定律得。电路启动时的总电阻R总= U/I=

6V0.015A=400Ω

此时热敏电阻的阻值:R热=R总-R0=400Ω-15Ω=385Ω,

对照表格数据可知,此时的启动温度是20℃。 (4分)

(3)因为电路启动时的总电阻为400Ω,由表中数据可知,空调启动温度设定为25℃时,热敏电阻的阻值为R’= 355Ω.设需串联的电阻为R串, 由欧姆定律可得: I=

UR0+R'+R串,

则R串= R总- R’–R0= 400Ω–355Ω–15Ω=30Ω (4分)

(4)因为本装置启动的电流是一定的,因此,既可通过改变电阻来改变电流,也可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制。 (2分)

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