Question

（2011·南京）小明根據(jù)所學(xué)的電學(xué)知識，想設(shè)計一個汽車超載自動報警電路．他查閱了相關(guān)資料了解到壓敏電阻是阻值隨壓力變化而變化的元件，并了解到壓敏電阻在生活中的一種應(yīng)用——壓力傳感器．壓力傳感器受到的壓力越大，輸出的電壓就越大，用它可以稱量汽車的重．某壓力傳感器輸出電壓與壓力的關(guān)系如下表：

小明利用該壓力傳感器和電阻箱R＇(最大電阻999.9Ω)及部分其它器材設(shè)計了圖甲所示的電路，閉合開關(guān)S，當線圈中電流大于或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合．已知繼電器線圈的電阻為25Ω，繼電器電路的電源電壓由傳感器的輸出電壓U提供．(假設(shè)U不受繼電器電路影響)

(1)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，請在圖乙給定的坐標系中描繪出壓力傳感器的輸出電壓隨壓力變化的圖像；
(2)當壓力增加到一定程度時，電鈴報警，說明汽車超載，則圖甲中電鈴應(yīng)接在    (選填“A、B”或“C、D”)兩端；
(3)小明希望壓力大于或等于2.4×10⁵N時，啟動報警系統(tǒng)，則電阻箱R＇的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到多大?
(4)要使該裝置報警，汽車的最小重力為多少?

Answer 1

(1)圖 略（2）CD（3）R＇=75Ω。（4）汽車的最小重力為0.6×10⁵N。

（1）橫坐標表示壓力，縱坐標表示輸出電壓，對應(yīng)表中數(shù)據(jù)，繪制圖象如下：

（2）當壓力增大到一定程度時，壓力傳感器輸出電壓達到一定數(shù)值，線圈中電流大于或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合，C、D間的電路就會被接通，因此電鈴應(yīng)接在C、D之間；
答：圖甲中的電鈴應(yīng)接在C、D之間．
（3）由圖象可知，當壓力為2.4×10⁵N時，輸出電壓U=2V，使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，
∴此時電路的總電阻R_總===100Ω
又∵繼電器線圈的電阻R_線=25Ω
∴電阻箱接入電路的阻值R′=R_總﹣R_線=100Ω﹣25Ω=75Ω
答：電阻箱R’的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到75Ω．
（4）∵使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，繼電器線圈的電阻R_線=25Ω
∴要使該裝置報警，壓力傳感器輸出的電壓最小值為
U_最小=IR_線=0.02A×25Ω=0.5V
由圖象可知，輸出電壓為0.5V時，對應(yīng)的壓力為6×10⁴N．
答：汽車的最小重力為6×10⁴N．
需注意兩點：
（1）壓力傳感器的本質(zhì)是可變電源，線圈和電阻箱串聯(lián)，通過的電流相等；
（2）電路中達到電磁繼電器閉合的電流時，電磁鐵才把銜鐵吸下，發(fā)出超重報警信號，重點是電磁繼電器的工作原理