Question

圖甲是一種小型電熱式燒制爐的電路示意圖，其加熱元件由八段相同的電阻絲組成，每段電阻絲的阻值均為4Ω．燒制爐設(shè)有高溫、低溫兩檔，通過(guò)開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩檔的轉(zhuǎn)換．用熱電偶式溫度計(jì)對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，圖乙是監(jiān)測(cè)爐內(nèi)溫度的工作示意圖．
熱電鍋式溫度計(jì)的原理如圖丙所示，兩種不同的導(dǎo)體（如鉑、鎳）各取一端接在一起作為熱點(diǎn)（J₁點(diǎn)）放在高溫處，另一端作為冷點(diǎn)（J₂點(diǎn)）放在低溫處，在低溫處的A、B兩點(diǎn)之間就會(huì)存在一定的電壓，這就是熱電偶．已知熱電偶的電壓與J₁、J₂兩點(diǎn)間的溫度差成正比．因此，若已知冷點(diǎn)J₂的溫度，就可以通過(guò)接在A、B兩點(diǎn)間電壓表的讀數(shù)確定熱點(diǎn)J₁的溫度．
（1）這樣的熱電偶實(shí)際上是一個(gè)電源，它的電能是由什么形式的能轉(zhuǎn)化而來(lái)的？
（2）已知鉑、鎳熱電偶式溫度計(jì)熱、冷兩點(diǎn)間的溫度差為100℃時(shí)，產(chǎn)生的電壓為1.5mV．那么當(dāng)冷點(diǎn)溫度為20℃、電壓表的示數(shù)為12mV時(shí)，爐內(nèi)對(duì)應(yīng)的溫度是多少？
（3）若燒制爐使用的電源電壓為220V，則該燒制爐高溫檔的電功率是多少？

Answer 1

分析：（1）電壓表是測(cè)量電壓的儀表，熱電偶低溫處兩點(diǎn)間存在電壓，就說(shuō)明導(dǎo)體中有電流，因此是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成了電能；
（2）根據(jù)“熱電偶的電壓與J₁、J₂兩點(diǎn)間的溫度差成正比”計(jì)算爐內(nèi)對(duì)應(yīng)的溫度；
（3）分析出開關(guān)分別置于1和2時(shí)，電阻絲的連接情況，然后利用P=

U2

R

計(jì)算出電功率．

解答：解：（1）因?yàn)闊犭娕几邷貎牲c(diǎn)放在高溫處，在低溫兩點(diǎn)間間就會(huì)產(chǎn)生電壓，因此是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成了電能．
答：熱電偶的電能是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的．
（2）∵熱電偶的電壓與J₁、J₂兩點(diǎn)間的溫度差成正比，設(shè)高溫處溫度為t，
∴

1.5mV

12mV

=

100℃

t-20℃

解得t=820℃
答：當(dāng)冷點(diǎn)溫度為20℃、電壓表的示數(shù)為12mV時(shí)，爐內(nèi)對(duì)應(yīng)的溫度是820℃．
（3）①由圖甲可見，當(dāng)開關(guān)置于1時(shí)，電流路徑（紅線部分）如下圖：

因此是6段電阻絲串聯(lián)，電路總電阻為R₁=R₀×6=4Ω×6=24Ω，
此時(shí)電功率為P=

U2

R1

=

(220V)2

24Ω

=2016.7W
②當(dāng)開關(guān)置于2時(shí)，電流路徑（綠線部分）如下圖：

因此是8段電阻絲串聯(lián)，電路總電阻為R₂=R₀×8=4Ω×8=32Ω，
此時(shí)電功率為P=

U2

R2

=

(220V)2

32Ω

=1512.5W
∵2016.7W＞1512.5W
∴高檔功率為2016.7W
答：若燒制爐使用的電源電壓為220V，則該燒制爐高溫檔的電功率是2016.7W．

點(diǎn)評(píng)：本題學(xué)生在第（3）問(wèn)上可能出錯(cuò)，不能正確分析出開關(guān)置于不同檔位時(shí)電路的連接情況是出錯(cuò)的原因所在，因此要求解題時(shí)一定要細(xì)心．