如图所示是小丽家卫生间安装的一台电热水器．小丽通过阅读使用说明书了解到：热水器包括控制电路和工作电路两部分，图1为恒温水箱电路结构示意图．控制电路：电源电压恒为12V，R1为

Question

如图所示是小丽家卫生间安装的一台电热水器．小丽通过阅读使用说明书了解到：热水器包括控制电路和工作电路两部分，图1为恒温水箱电路结构示意图．控制电路：电源电压恒为12V，R₁为热敏电阻（置于水箱中），其阻值随温度变化的关系如图2所示，R₀为滑动变阻器，线圈电阻不计，线圈中电流大于0.2A时衔铁被吸下；工作电路：R₂为电热器，上面标有“220V 1000W”的字样，L₁、L₂为红绿指示灯，其额定电压均为220V，加热时红灯正常发光，绿灯不亮，停止加热时绿灯正常发光，红灯不亮．求：

（1）按要求连接好工作电路；
（2）为了使水箱内温度保持在60℃（水温低于60℃时电热器工作，高于60℃时停止加热），滑动变阻器接入电路阻值应为多少？
（3）水箱内装有质量为6kg、20℃的水，电热器正常工作20min后自动停止加热，求电热器的加热效率．

Answer 1

（1）当动触点与上方静触点接触时，电路为绿灯的基本电路；当动触点与下方静触点接触时，电路为R2与红灯的并联电路；如下图所示：

（2）根据图2示可知，当温度为60℃时，热敏电阻R₁的阻值为32Ω；
由I=(U)/(R)可知，当电路电流为0.2A时，控制电路的总电阻：R=(U)/(I)=(12V)/(0.2A)=60Ω；
因为R₁与R₀串联，所以R₀接入电路的阻值：R₀=R-R₁=60Ω-32Ω=28Ω；
（3）水吸收的热量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×6kg×（60℃-20℃）=1.008×10⁶J；
电流做的功：W=Pt=1000W×20×60s=1.2×10⁶J；
电热器的加热效率：η=(Q吸)/(W)×100%=(1.008×106J)/(1.2×106J)×100%=84%．
答：（1）滑动变阻器接入电路阻值应为28Ω；
（3）电热器的加热效率为84%．