Question

物理问题，高手请进。

如图1为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能．图1中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路．当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通．热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA，其电阻R随温度变化的规律如图2，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中．已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V．

（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少？
答案是：
保护电阻R0的阻值至少为200Ω，
衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是60℃．
为什么啊？求速解。
好的，加悬赏，财富不是问题。在线等。图在这。

Answer 1

由电路图知：衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通时，加热电路中电阻最小，由P=
U2R可知电路功率最大，处于加热状态；当继电器上方触点和触点c接通时，加热电路电阻较大，由P=
U2R可知电路功率较小，电路处于保温状态；
（1）衔铁被吸下时，电阻R1与R2并联，由并联电路特点可以求出加热电路的总电阻；
（2）先由功率公式P=
U2R求出加热电路在保温状态下10min内电路产生的热量，然后根据题意求出热水器散失的热量；
（3）由热敏电阻的R-t图象找出热敏电阻的最小阻值，此时电路电流最大，根据电路的最大电流求出控制电路保护电阻R0的最小阻值，这是控制电路正常工作的最小阻值；求出衔铁刚好被吸下时热敏电阻的阻值，然后由图象找出该阻值对应的温度，这就是储水箱中水的温度．解答：解：（1）由电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，
由并联电路的特点知：1R=
1R1+
1R2
电路总电阻R=R1R2R1+R2=33Ω×66Ω33Ω+66Ω=22Ω；
答：衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是22Ω．
（2）由电路图知，保愠状态下：R2、R3串联，
10min加热电路产生的热量
Q=
U2R2+R3t=(220V)266Ω+154Ω×600s=1.32×105J，
10分钟内热水器散失的热量
Q′=
Q80%=1.32×105J80%=1.65×105J；
答：10分钟内热水器散失的热量是1.65×105J．
（3）由图2可知，热敏电阻的最小值是R=200Ω，
当R最小，控制电路中的电流不超过最大值时，保护电阻R0阻值最小，
由I0=
U1R+R0得：保护电阻R0的最小值R0=U1I0-R=6V0.015A-200Ω=200Ω，
由题意知，衔铁刚好被吸下时，电路电流I=10mA=0.01A，
此时电流总电阻R总=U1I=6V0.01A=600Ω，
此时热敏电阻R=R总-R0=600Ω-200Ω=400Ω，
由图2可知，此时水温为为60℃．
答：保护电阻R0的阻值至少为200Ω，
衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是60℃．点评：本题考查了求加热电路处于加热状态时的电阻、10分钟热水器散失的热量、保护电阻的最小阻值、水的温度等问题，考查的内容较多；分析清楚电路结构是本题正确解题的前提与关键；要正确解题，需要熟练掌握并联电路的特点、电功公式、欧姆定律等知识．

Answer 2

控制电路总电阻最小值
R总=6V/15MA=400欧姆 如图2所示：热敏电阻最小值为200欧姆，所以保护电阻R0的阻值最小应该为400-200=200欧姆
水温我得想想

追问

为什么R的阻值最小，保护电阻R0的阻值就最小？

追答

当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，说明动作时控制电路总电阻为
R跳=6V/10mA=600欧姆，依题意保护电阻为200欧姆，说明动作时热敏电阻阻值为400欧姆。查图2，热敏电阻阻值为400欧姆时对应的温度是60摄氏度。

追问

呵呵，可是你还是没有回答我追问的问题啊？

追答

因为：串联电路总电阻等于各电阻的和，且I=U/R，电阻越小，电流越大。
所以当你选择低于200欧姆的保护电阻时，当总电阻小于400欧姆，就会使热敏电阻烧毁。
例如R0取100欧姆，当水温等于35摄氏度时，查图2，热敏电阻阻值为200欧姆，这时控制电路总电阻为300欧姆，所以电流等于6V/300欧姆=20mA，超出热敏电阻最大电流15mA使热敏电阻烧毁。

追问

可是按你这么说的话，R的阻值越小，保护电阻R0的阻值就越大啊？还是不懂哎。。。

追答

看图2，热敏电阻阻值最小为200欧姆，没有更小的R热敏了。所以R0不必比200欧姆大。明白了么？