如图1所示电路是在环境温度为10℃左右的条件下工作的某自动恒温箱原理简图. 箱内电阻Rl=5kΩ,R2为热敏电阻,其阻值随温度变化的图线如图2所示,电源电压为12V.当电压鉴别器的两接入
如图1所示电路是在环境温度为10℃左右的条件下工作的某自动恒温箱原理简图. 箱内电阻Rl=5kΩ,R2为热敏电阻,其阻值随温度变化的图线如图2所示,电源电压为12V.当电压鉴别器的两接入点a,b间的电压Uab小于2V时,鉴别器将使开关S接通,使恒温箱内的电热丝通电而发热,从而使箱内温度升高;当Uab大于4V时,鉴别器将使S断开,停止加热.
(1)从图2中读出环境温度为15℃时的热敏电阻R2为______kΩ.
(2)通过计算判定该恒温箱内的温度将保持在怎样的范围?
(3)若想使此恒温箱内的温度变化范围在第(2)问的基础上降低一些,在鉴别器功能和热敏电阻不变的条件下,可采取怎样的措施?
(1)由图2可得,当温度为15℃其对应的纵坐标为25KΩ,故答案应为25.
(2)当R1两端电压为2V时,电路中电流为;I=
=U1 R1
=0.0004A2V 5000Ω
R2两端的电压U2=U-U1=12V-2V=10V,
则热敏电阻的阻值R2=
=U2 I
=25KΩ10V 0.0004A
由图2可得,此时温度为15℃;
当R1两端的电压为4V时,R2两端的电压U2'=U-U1'=12V-4V=8V;
同理可得此时热敏电阻的阻值 R2'=
=
U2′
U1′ R1
=10KΩ8V
4V 5000Ω
由图2可得此时温度为50℃
故温度的变化范围为15℃到50℃;
(3)由分析知:从图上可以看出,若恒温箱的温度变化降低一些,则需增大R2的阻值,此时R2分得的电压增多;
若保持R1两端的电压变化范围不变,可以考虑两种方法:
①在电源电压不变时,R2两端的电压增大,则R1两端的电压必然减小,若要保持R1两端电压的变化范围不变,根据串联分压的原理,通过增大R1的电阻,来获得更多的电压;
②R1两端的电压不变,而R2两端的电压增大,可通过增大电源电压来承担R2两端多出的电压值;
答:(1)25;(2)温度变化范围为15℃~50℃;(3)增大R1的阻值或增大电源电压.