Question

17．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”．将热敏电阻R安在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响．图甲中继电器供电电压U₁=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R₀为30Ω．当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象．

（1）当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，继电器的磁性将增大（均选填“增大”“减小”或“不变”），图甲中警铃的接线柱C应与接线柱B相连．
（2）图甲中线圈下端P的磁极是S极（选填“N”或“S”）．
（3）如果小明希望将达到报警时的温度调高，该如何调整，请写出一种方法．
（4）请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警．

Answer 1

分析 （1）由图象分析热敏电阻阻值随温度的变化关系，结合欧姆定律分析电路中电流的变化，从而判断出电磁铁磁性的变化；
（2）由线圈中的电流方向，根据安培定则判断出电磁铁的N、S极；
（3）根据题意，增大电阻R₀的阻值，使线圈中的电流大于等于50mA时，R电阻减小，温度增高；
（4）由题干中“当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响”，结合欧姆定律求出热敏电阻接入电路的阻值的最大阻值，从图象上找到对应的温度就可以解决问题．

解答 解：（1）分析乙图，发现：温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大；
由题中“当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”，所以警铃的接线柱C应与接线柱B连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连；
（2）由安培定则可判断出线圈的下端P的极性是S极；
（3）由题意可知，当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响；
当增大电阻R₀的阻值，根据欧姆定律I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$，继电器供电电压U₁=3V，电流不变，使线圈中的电流大于等于50mA时，R电阻减小，温度增高，故温度调高的办法是增大电阻R₀；
（4）当线圈中的电流I=50mA=0.05A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警，
则控制电路的总电阻R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.05A}$═60Ω，
所以热敏电阻R=R_总-R₀=60Ω-30Ω=30Ω，
由图乙可知，此时t=90℃，
所以，当温度t≥90℃时，警铃报警．
答：（1）减小；增大；B；（2）S；（3）小明希望将达到报警时的温度调高，增大电阻R₀调整；（4）环境温度大于等于90℃时，警铃报警．

点评 本题既考查电磁继电器原理的分析，也考查了结合欧姆定律的内容进行相关的计算，综合性比较强，解题时要仔细分析．