Question

图甲是一种小型电热式烧制炉的电路示意图，其加热元件由八段相同的电阻丝组成，每段电阻丝的阻值均为4Ω．烧制炉设有高温、低温两档，通过开关实现两档的转换．用热电偶式温度计对炉内温度进行监测，图乙是监测炉内温度的工作示意图．
热电锅式温度计的原理如图丙所示，两种不同的导体（如铂、镍）各取一端接在一起作为热点（J₁点）放在高温处，另一端作为冷点（J₂点）放在低温处，在低温处的A、B两点之间就会存在一定的电压，这就是热电偶．已知热电偶的电压与J₁、J₂两点间的温度差成正比．因此，若已知冷点J₂的温度，就可以通过接在A、B两点间电压表的读数确定热点J₁的温度．
（1）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由什么形式的能转化而来的？
（2）已知铂、镍热电偶式温度计热、冷两点间的温度差为100℃时，产生的电压为1.5mV．那么当冷点温度为20℃、电压表的示数为12mV时，炉内对应的温度是多少？
（3）若烧制炉使用的电源电压为220V，则该烧制炉高温档的电功率是多少？

Answer

（1）电压表是测量电压的仪表，热电偶低温处两点间存在电压，就说明导体中有电流，因此是内能转化成了电能；
（2）根据“热电偶的电压与J1、J2两点间的温度差成正比”计算炉内对应的温度；
（3）分析出开关分别置于1和2时，电阻丝的连接情况，然后利用P=计算出电功率．
【解析】
（1）因为热电偶高温两点放在高温处，在低温两点间间就会产生电压，因此是内能转化成了电能．
答：热电偶的电能是由内能转化而来的．
（2）∵热电偶的电压与J1、J2两点间的温度差成正比，设高温处温度为t，
∴=
解得t=820℃
答：当冷点温度为20℃、电压表的示数为12mV时，炉内对应的温度是820℃．
（3）①由图甲可见，当开关置于1时，电流路径（红线部分）如下图：

因此是6段电阻丝串联，电路总电阻为R1=R×6=4Ω×6=24Ω，
此时电功率为P===2016.7W
②当开关置于2时，电流路径（绿线部分）如下图：

因此是8段电阻丝串联，电路总电阻为R2=R×8=4Ω×8=32Ω，
此时电功率为P===1512.5W
∵2016.7W＞1512.5W
∴高档功率为2016.7W
答：若烧制炉使用的电源电压为220V，则该烧制炉高温档的电功率是2016.7W．