小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”,如图甲所示.将热敏电阻R安装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.图甲中继电器的供电电压U
1=3V,继电器线圈用漆包线绕成,其电阻R
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)由图乙可知,当环境温度为40℃时,热敏电阻阻值为______Ω.当环境温度升高时,热敏电阻阻值将______,继电器的磁性将______(均选填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱______相连,指示灯的接线柱D应与接线柱______相连(均选填“A”或“B”).
(3)图甲中线圈下端P的磁极是______极(选填“N”或“S”).
(4)请计算说明,环境温度在什么范围内时,警铃报警.
答案:
分析:(1)从图乙中找出40℃对应的热敏电阻的阻值,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)由题干中“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”判断出警铃和指示灯的连接情况;
(3)由线圈中的电流方向,根据安培定则判断出电磁铁的NS极;
(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,找到热敏电阻40℃对应的阻值为70Ω,并且分析图象发现: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;
答:环境温度为40℃时,热敏电阻阻值为70Ω;热敏电阻阻值将减小;继电器的磁性将增大.
(2)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;
答: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.
(3)由安培定则可判断出线圈的下端P的极性是S极;
答:P的磁极是S极.
(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
∴控制电路的总电阻R总===60Ω
∴热敏电阻R=R总-R=60Ω-30Ω=30Ω
由图乙可知,此时t=80℃
所以,当温度t≥80℃时,警铃报警.
答:环境温度大于等于80℃时,警铃报警.