12.某创新小组设计了如图20.3-11所示的水温自动控制装置。控制电路中，电压恒为18 V，定值电阻$R_0$为200 Ω，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化情况如表所示。工作电路中，电源电压恒为220 V，发热电阻$R_1$为20 Ω。发热电阻和热敏电阻均处于水箱中，电磁铁线圈的电阻忽略不计。当控制电路中的电流为0.06 A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下。问：


(1)工作电路正常工作时的电流为多少？
(2)水箱中水的温度最高可达多少摄氏度？
(3)若想降低加热时水箱中水能达到的最高温度，请写出一种简便可行的方法。

12.解 (1)根据欧姆定律知,工作电路正常工作时的电流
$I=\frac{U}{R_1}=\frac{220\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=11\ \mathrm{A}$
(2)当控制电路中的电流为0.06 A时,电磁铁恰好能将衔铁吸下,电路总电阻为
$R_{\mathrm{总}}=\frac{U_1}{I_1}=\frac{18\ \mathrm{V}}{0.06\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$
热敏电阻阻值
$R=R_{\mathrm{总}}-R_0=300\ \Omega-200\ \Omega=100\ \Omega$
由表格可知,此时水箱中水的温度最高可达$60\ \mathrm{℃}$。
(3)由表格可知,当水温的最高温度降低时,热敏电阻接入电路的阻值变大,根据串联电路中电阻的规律可知,电路中的总电阻变大,而通过控制电路的电流不变,根据欧姆定律可知,控制电路的电源电压增大,由此可知,若要降低水箱中的最高温度,可适当增大控制电路的电源电压。

【分析】
本题需分三个小问题逐步分析：
1. 工作电路电流：工作电路为纯电阻电路，已知电源电压和发热电阻阻值，直接用欧姆定律计算即可。
2. 水箱最高温度：当控制电路电流达到0.06A时衔铁吸下，此时控制电路是定值电阻与热敏电阻串联，先通过欧姆定律算出总电阻，减去定值电阻得到热敏电阻阻值，再对照热敏电阻阻值与温度的对应关系，找到对应温度即为最高温度。
3. 降低最高温度的方法：最高温度降低意味着对应热敏电阻阻值更大（温度越低，热敏电阻阻值越大），要保持控制电路电流不变，需调整控制电路的电源电压，使总电阻变大时电流仍为0.06A，从而对应更低温度。
【解析】
(1) 工作电路为纯电阻电路，根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $，代入工作电路的电源电压 $ U=220\ \mathrm{V} $ 和发热电阻 $ R_1=20\ \Omega $，可得：
$ I = \frac{220\ \mathrm{V}}{20\ \Omega} = 11\ \mathrm{A} $
(2) 当控制电路电流 $ I_1=0.06\ \mathrm{A} $ 时，电磁铁恰好吸下衔铁，此时控制电路总电压 $ U_1=18\ \mathrm{V} $，根据欧姆定律，控制电路总电阻：
$ R_{\mathrm{总}} = \frac{U_1}{I_1} = \frac{18\ \mathrm{V}}{0.06\ \mathrm{A}} = 300\ \Omega $
控制电路中 $ R_0 $ 与 $ R $ 串联，因此热敏电阻阻值：
$ R = R_{\mathrm{总}} - R_0 = 300\ \Omega - 200\ \Omega = 100\ \Omega $
对照热敏电阻阻值与温度的对应表，此时对应的水温为 $ 60\ \mathrm{℃} $，即水箱最高温度可达 $ 60\ \mathrm{℃} $。
(3) 要降低加热时水箱的最高温度，最高温度对应热敏电阻阻值更大（温度越低，热敏电阻阻值越大）。控制电路需保持电流仍为0.06A，根据 $ I = \frac{U}{R_{\mathrm{总}}} $，当热敏电阻阻值变大时，需增大控制电路的电源电压，才能使电流保持0.06A，对应更低的温度，因此简便可行的方法是：适当增大控制电路的电源电压。
【答案】
(1) 11 A；(2) 60 ℃；(3) 适当增大控制电路的电源电压。
【知识点】
欧姆定律、串联电路电阻规律、热敏电阻特性
【点评】
本题结合电磁继电器、欧姆定律和热敏电阻特性，考查电学综合应用能力，需明确控制电路与工作电路的区别，理解衔铁吸下的电路参数条件，是一道典型的电学综合题。
【难度系数】
0.6