《2025年阳光夺冠九年级物理下册》

五、综合应用题(14分)
20. 如图是某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知电磁继电器的线圈电阻R0 = 10 Ω，左边电源电压为6 V恒定不变。当电磁继电器线圈中的电流大于或等于15 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。

|温度T/℃|0|5|10|15|20|25|30|35|40|
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|电阻R/Ω|600|550|500|450|420|390|360|330|300|
（1）请说明该自动控制装置的工作原理。
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30 ℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。

答案： 解:
(1)随室内温度的升高,热敏电阻的阻值减小,控制电路中电流增大,当电流达到 15 mA 时,衔铁被吸合,右侧空调电路连通,空调开始工作。当温度下降时,控制电路电阻增大,电流减小,减小到一定值,使空调电路断开,这样就实现了自动控制。
(2)电路启动时的总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6V}{0.015A}=400\Omega$，此时热敏电阻的阻值$R_{热}=R_{总}-R_{0}=400\Omega - 10\Omega = 390\Omega$，对照表格数据可知,此时的启动温度是$25^{\circ}C$。
(3)因为电路启动时的总电阻为 400 Ω，由表中数据可知,空调启动温度设定为$30^{\circ}C$时,热敏电阻的阻值为 360 Ω,则电路中还应串联的电阻$R'=R_{总}-R_{热}'-R_{0}=400\Omega - 360\Omega - 10\Omega = 30\Omega$。
(4)因为本装置启动的电流是一定的,因此既可以通过改变电阻来改变电流,也可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制。