【題目】PTC是一種新型的半導(dǎo)體陶瓷材料,它的發(fā)熱效率較高,PTC有一個人為設(shè)定的溫度.當(dāng)它的溫度低于設(shè)定溫度時,其電阻值會隨它的溫度升高而變小;當(dāng)它的溫度高于設(shè)定溫度時,其電阻值隨它的溫度升高而變大.如圖甲所示的陶瓷電熱水壺就使用了這種材料.它的工作電路如圖乙所示,R0是定值電阻,其阻值不受溫度的影響.RTPTC的電阻,它的電阻值與溫度的關(guān)系如圖丙所示.該電熱水壺在RT設(shè)定溫度狀態(tài)工作時,電路消耗的總功率1000W

1)用此水壺將2kg的水從25℃加熱到100℃,水需要吸收多少熱量?[水的比熱容是4.2×103J/kg℃]

2R0的阻值為多少?

3)當(dāng)RT的溫度為130℃時,電路中RT的實際功率為多少?

【答案】1)水需要吸收的熱量為6.3×105J;

2R0的阻值為14.4Ω;

3)當(dāng)RT的溫度為130℃時,電路中RT的實際功率為368.64W

【解析】試題分析:(1)根據(jù)Q=cmt﹣t0)求出水吸收的熱量;

2)根據(jù)PTC溫度低于設(shè)定溫度時電阻值會隨它的溫度升高而變小、溫度高于設(shè)定溫度時電阻值隨它的溫度升高而變大確定設(shè)定溫度;

從圖象中讀出RT設(shè)定溫度對應(yīng)的電阻,利用P=求出串聯(lián)電路的總電阻,再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出R0的阻值;

3)由圖象讀出130℃RT的阻值,利用電阻的串聯(lián)求出總電阻,利用歐姆定律求出電路中的電流,進一步求出RT兩端的電壓,利用P=UI求出RT消耗的實際功率.

解:

1)水吸收的熱量Q=cmt﹣t0=4.2×103J/kg℃×2kg×100℃﹣25℃=6.3×105J;

2)由題意和圖象可知,PTC的人為設(shè)定溫度為100℃

當(dāng)RT在設(shè)定溫度狀態(tài)工作時,由圖丙可知RT=34Ω,

由圖乙可知,R0、RT串聯(lián)在220V電路中,

根據(jù)P=可知,電路中的總電阻:

R===48.4Ω

因為串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,

R0的阻值:R0=R﹣RT=48.4Ω﹣34Ω=14.4Ω

3)當(dāng)RT的溫度為130℃時,由圖象可知,此時RT的阻值為100Ω

電路中的總電阻:R′=R0+RT′=14.4Ω+100Ω=114.4Ω,

此時電路中的電流:

I==≈1.92A,

RT的實際功率:P=I2RT′=1.92A2×100Ω=368.64W

答:(1)水需要吸收的熱量為6.3×105J;

2R0的阻值為14.4Ω;

3)當(dāng)RT的溫度為130℃時,電路中RT的實際功率為368.64W

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