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=
6V=400Ω
0.015A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=
U,
R0+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)
五.实验探究题
1.在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时,小刚想:“既然通电导体周围存在磁场,磁场又会对通电导体产生力的作用,那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢?”
(1)于是,他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线,相距较近地并排固定在接线板上,实验电路如图18甲所示。通过实验观察到的现象如图18乙所示。 该实验表明:两个通电导体之间__________。
(2)小强认为,如果改变其中一个通电导体的电流方向,则它们之间作用力的方向也会发生改变。 小强这样想的理由是:电流产生的磁场方向是由__________的方向决定的,当一个通电导体中电流的方向改变时,它产生的磁场方向也会发生改变;而磁场对通电导体的作用力的方向与__________的方向和__________的方向有关,另一个通电导体中电流的方向不变,但磁场的方向变化了,它受到的磁场力的方向就会改变。
答案:(1)吸引力 (2)电流 磁场 电流