4.【日常生活】(2025·襄阳模拟)空气炸锅是一种可以用空气来进行"油炸"的机器,主要是利用空气替代原本煎锅里的热油,用近似太阳热风的对流进行食物加热,以热风在密闭的锅内形成急速循环的热流,让食物变熟;同时热风还吹走了食物表层的水分,使食材达到近似油炸的效果。小亮家有一个空气炸锅,图甲是说明书上加热管的简化电路。在控制电路中,电源电压为6V,R₀为热敏电阻器的电阻,其大小随温度变化的图像如图乙所示,R为滑动变阻器接入电路的电阻,电磁继电器线圈的电阻为10Ω,当继电器线圈中的电流达到50mA时,衔铁会被吸下。工作电路电源电压为220V,R₁、R₂为电加热丝的电阻,加热功率为1100W,保温功率为200W。

(1)根据图中电流方向可以判断电磁铁上端为极。
(2)电阻R₂为多少?
(3)使用爆米花功能时,设定温度达到200℃时停止加热,进行保温,则此时滑动变阻器接入电路的电阻R为多大?
(4)换用烤薯条功能时,为避免温度过高,破坏营养成分,需要在温度达到140℃时就停止加热。通过分析并判断,滑动变阻器接入电路的电阻R应当如何调节?

(1)S；(2)198 Ω；(3)90 Ω；(4)调小

(1)由图甲控制电路中电流方向可知，电流从电磁铁下端流入、上端流出，根据安培定则（右手螺旋定则），用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，故电磁铁上端为S极。
(2)工作电路中，当衔铁未被吸下时（常闭触点接通），R₁与R₂串联，总电阻较大，功率较小，为保温状态；当衔铁被吸下时（常开触点接通），仅R₁接入电路，电阻较小，功率较大，为加热状态。
加热功率P_加 = U² / R₁ = 1100 W，U = 220 V，
则 R₁ = U² / P_加 = (220 V)² / 1100 W = 48400 / 1100 = 44 Ω。
保温功率P_保 = U² / (R₁ + R₂) = 200 W，
则 R₁ + R₂ = U² / P_保 = 48400 / 200 = 242 Ω，
所以 R₂ = 242 Ω − 44 Ω = 198 Ω。
(3)当温度达到200℃时停止加热，即此时继电器线圈中电流恰好为50 mA = 0.05 A，衔铁被吸下，进入保温状态。
控制电路电源电压U₀ = 6 V，线圈电阻r = 10 Ω，热敏电阻R₀在200℃时由图乙读出为20 Ω。
设滑动变阻器接入电阻为R，则总电阻 R_总 = R₀ + R + r，
由欧姆定律：I = U₀ / (R₀ + R + r)，
代入数据：0.05 A = 6 V / (20 Ω + R + 10 Ω)，
即 20 + R + 10 = 6 / 0.05 = 120，
得 R = 120 − 30 = 90 Ω。
(4)当设定温度降低至140℃时，由图乙可知，R₀增大（140℃对应R₀ ≈ 40 Ω）。要使继电器在电流仍为50 mA时动作（即总电阻仍需为120 Ω），因R₀增大，而r不变，故需减小R，即滑动变阻器接入电路的电阻R应调小。