RRS-1150型电热水器的铭牌如表Ⅰ所示,它的控制电路部分如图所示,图中R1是一个热敏电阻(置于热水器水中)其阻值与温度的变化关系如表Ⅱ所示,继电器线圈电阻R2为10Ω,左边电源的电压U为6V不变.
表Ⅰ
型号 | RRS-1150 | 额定电压 | 220V |
最大水量 | 50kg | 频率 | 50Hz |
额定内压 | 0.75MPa | 额定功率 | 2000W |
温度/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
电阻/Ω | 60 | 40 | 30 | 20 | 15 | 10 | 8 | 6 | 5 |
(2)正常工作时,电热水器的发热电阻是多大?
(3)若电热水器内的水温控制在30~60℃之间,求继电器线圈中设定的衔铁吸下和放开的电流分别是多少?
(4)电热水器正常工作时,如果电热器产生的热全部被水吸收,则将整箱水从30℃加热到60℃需要多长时间?
(1)当温度较低时,热敏电阻的阻值较大,继电器中的电流较小,电磁铁磁性较弱,继电器中的衔铁被释放,电热水器电路闭合并工作.当水温升到设定的温度时,热敏电阻的阻值减小到一定的值,继电器线圈中的电流变大到一定值,电磁铁的磁性增强,继电器的衔铁被吸下,电热水器电路断开,停止加热;
(2)据电热水器的铭牌可知,此时据公式P=
可知,R=U2 R
=U2 P
=24.2Ω;(220V)2 2000W
(3)U0=6V,当温度为30~60℃时,热敏电阻的阻值在30~10Ω之间变化,据欧姆定律可知,
若电阻是30Ω,即此时的电流是:I=
=U R
=0.15A;6V 30Ω+10Ω
若电阻是10Ω,即此时的电流是:I=
=U R
=0.3A;6V 10Ω+10Ω
所以线圈中电流设置为:当电流小于0.15A时,衔铁断开,当电流大于0.3A时,衔铁吸下,断开电路.
(4)将整箱水从30℃加热到60℃需要吸收热量Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×(60℃-30℃)=6.3×106J,
因不计热损失,故W=Q,
据P=
可知,t=W t
=W P
=3150s;6.3×106J 2000W
答:(1)见上面的解析;(2)正常工作时,电热水器的发热电阻是24.2Ω;(3)若电热水器内的水温控制在30~60℃之间,求继电器线圈中设定的衔铁吸下和放开的电流分别是0.15A和0.3A;(4)电热水器正常工作时,如果电热器产生的热全部被水吸收,则将整箱水从30℃加热到60℃需要3150s;