问题
计算题
图1为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。图1中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻R随温度变化的规律如图2，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。
图1 图2
(1)衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是多大?
(2)保温状态下，若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80％，求10分钟内热水器散失的热量；
(3)为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大?若R0为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少?
答案
解：
（1）衔铁被吸下时，R1、R2并联；由
代入数据解得R总＝22Ω；
（2）保愠状态下：R2、R3、R串联，由
又散失的热量
将数据代入以上两式可得：Q’=1.65×105J
（3）为使控制电路正常工作，当R达到最小值R=200?时，控制电路中的电流不超过聂大值，此时R0取最小值。
由
代入数据可得R0最小值，R0=200Ω
衔铁刚好被吸下时，控制电路总电阻为600Ω，此时R=400Ω，由图(b)可知水温为60℃。