Question

【題目】熱熔膠在室溫下為固體，加熱到一定程度時變為較強黏性的液體，冷卻后，將物體牢牢地粘在一起，如圖甲是熱熔膠槍的外形，其內部有2只相同的PTC加熱元件，電路如圖乙。單只PTC元件的電阻與溫度的變化如圖丙所示，扣動扳機能使固體膠條向前擠壓，聯動開關S同時倒向A、B，槍門冒出膠液，松開扳機，S同時倒向B、C。

（1）松開扳機時為預熱狀態，當溫度為80℃時，電路中的電流是多少？

（2）當溫度為180℃時，膠液有最佳黏性，已知一根膠條的質量為50g，若熔化1kg膠需要吸收6.0×J熱量，試計算：在正常情況下使用完一根膠條至少要多長時間？

（3）試根據PTC特性定性分析該裝置能使溫度穩定在180℃的道理。

Answer 1

【答案】（1）0.125A（2）375s（3）見解析

【解析】

(1)由圖丙可知，溫度為80℃時，PTC元件的電阻為880Ω，松開扳機時為預熱狀態，S同時倒向B、C，由電路圖可知此時兩只PTC串聯，則電路中電流為：；

(2)由題意可知，熔化一根膠條要吸收的熱量：，

由圖丙可知，加熱到180℃時PTC電阻為1210Ω，扣動扳機為加熱狀態，S同時倒向A、B，由電路圖可知此時兩只電阻并聯，由電阻的并聯可得總電阻為：，

加熱功率為：；

要使加熱時間最短，PTC的發熱必須全部被膠條吸收，則加熱時間：；

(3)由圖可知，當PTC的溫度達到180℃時，如果溫度升高，則電阻變大，由知，在電源電壓一定時，若電阻變大，則發熱功率減小，升溫速度減慢，反之，溫度降低，電阻減小，發熱功率增大，會快速升溫，這樣它的溫度會在180℃附近穩定下來。