冲泡茶或奶粉等常需要不同温度的热水,小明设计了一款电热水壶,它可以将纯净水加热到所需的不同温度(如60℃或80℃或100℃)时就自动断开电路。其工作原理如图甲所示:铁质搭钩可绕着转轴A转动,挺杆DE可以上下运动并与搭钩连动,锁扣右侧与搭钩扣在一起,左侧通过拉紧的弹簧固定。当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离,弹簧收缩带动锁扣和S
1向左运动,触点分离电路断开。烧水时,闭合S
1和S
2 , 发热电阻R工作,双金属片受热向上弯曲,当温度达到设定值时,推起挺杆使搭钩与锁扣脱开,双金属片对挺杆E点向上的力F
1随时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值,电磁铁B对搭钩的C点吸引力变大,可使搭钩与锁扣自动脱开,保护电路。电磁铁B对搭钩吸引力F
2与线圈中的电流/关系如图丙。已知,CD=4厘米,DA=2厘米,发热电阻R阻值为100欧,电磁铁B的线圈电阻忽略不计。