Question

（2013全國初中應用物理知識競賽預賽題）如圖21所示為某興趣小組為學校辦公樓空調設計的自動控制裝置，R是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化關系如下表所示。已知繼電器的線圈電阻Ro=15Ω，左邊電源電壓為6V恒定不變。當繼電器線圈中的電流大于或等于l5mA時，繼電器的銜鐵被吸合，右邊的空調電路正常工作。

(1)請簡要說明該自動控制裝置的工作原理。

(2)計算說明該空調的啟動溫度是多少?

(3)為了節(jié)省電能，將空調啟動溫度設定為25℃，控制電路中需要再串聯(lián)一個多大的電阻? (4)改變控制電路的電阻可以給空詞設定不同的啟動溫度，除此之外，請你再提出一種方便可行的調節(jié)方案。

Answer 1

解：(1)隨著室內溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，控制電路中電流增大，電磁鐵的磁性增強，當電流達到15mA時，銜鐵被吸臺，右側空調電路接通，空調開始工作。當溫度下降時，控制電路電阻增大，電流減小，電磁鐵的磁性減弱，減小到一定值，彈簧將銜鐵抬起，使空調電路斷開，這樣就實現(xiàn)了自動控制。    （2分）

(2)由歐姆定律得。電路啟動時的總電阻R_總= U/I==400Ω   

此時熱敏電阻的阻值：R_熱=R_總-R₀=400Ω-15Ω=385Ω，    

對照表格數(shù)據(jù)可知，此時的啟動溫度是20℃。    （4分）     

(3)因為電路啟動時的總電阻為400Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，空調啟動溫度設定為25℃時，熱敏電阻的阻值為R’= 355Ω．設需串聯(lián)的電阻為R_串，    

由歐姆定律可得： I=，

 則R_串= R_總- R’–R₀= 400Ω–355Ω–15Ω＝30Ω    (4分)    

 (4)因為本裝置啟動的電流是一定的，因此，既可通過改變電阻來改變電流，也可以通過將左邊電源改為可調壓電源來實現(xiàn)對其控制。    （2分）