Question

【題目】下圖是某校園凈化飲水器的電路原理圖。容器內有電熱絲R1和熱敏電阻Rx，只要水面到達如圖所示的位置，接觸開關Sl就會導通。繼電器開關S2的作用是當飲水器內的水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路。

（1）已知電熱絲R1的阻值為12.1Ω，求飲水器的正常加熱功率。

（2）為了使繼電器開關S2在飲水器內的水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路，Rx的阻值隨溫度的變化應有何特點？試作出簡單的說明。

（3）已知該飲水器裝有9kg的水，當只有飲水器接入電路中時，它將水從20℃加熱到100℃用時14min。試求該飲水器加熱過程中的熱效率。

Answer 1

【答案】（1） 4000W （2）隨溫度的升高而增大 理由如下 （3）90%

【解析】試題分析：（1）電飲水器的正常加熱功率：P=U2/R1=(220V)2/12.1Ω=4000W；（2）如果將水加熱至沸騰后自動切斷加熱電路，即水沸騰時，使繼電器開關S2斷開，停止加熱，則使繼電器開關S2斷開，應減弱電磁鐵的磁性，根據影響電磁鐵的磁性的因素可知應減小控制電路中電流，根據歐姆定律可知此時熱敏電阻阻值變大，所以熱敏電阻Rx阻值應隨溫度升高而變大；（3）水吸收的熱量：Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg℃）×9kg×（100℃﹣20℃）=3.024×106J；消耗的電能W=Pt=4000W×14×60s=3.36×106J，則效率：η=Q吸/W×100%= 3.024×106J/3.36×106J×100%=90%。