Question

4．老啄想對小區(qū)路燈進行自動化管理，設計電路如圖所示．其中光控開關(guān)的工作原理是：閉合開關(guān)S₁，當光照度降低時，光敏電阻R₂的阻值增大，其兩端電壓也隨之變大，當電壓達到3 伏時，開關(guān)S₂就自動連接ac，使路燈L點亮．反之，當光照度增強到一定值時，開關(guān)S₂就會自動連接ab使路燈L熄滅．求：
（1）路燈L燈絲的電阻為1210歐姆，則該路燈正常工作時通過的電流是多少安．
（2）光敏電阻R₂的阻值與光照度之間的關(guān)系如表所示．控制電路的電源電壓為4.5伏，當光照度為15勒克斯時，光敏電阻R₂兩端的電壓等于3伏，請計算定值電阻R₁的阻值．
（3）控制電路中的電池組在使用一段時間后電壓會下降，需定期更換，否則會導致路燈比平常天色更暗些才能點亮．請說明理由．

光照度（勒克斯）	5	10	15	20	25	30
光敏電阻R1阻值（歐）	60	30	20	15	12	10

Answer 1

分析 （1）由I=$\frac{U}{R}$計算L正常工作的電流；
（2）由表格中數(shù)據(jù)可以知道不同光照下光敏電阻的阻值，已知光敏電阻和兩端電壓，可以得到電路電流；已知電路電流和電源電壓，可以得到總電阻，已知總電阻和光敏電阻阻值，兩者之差就是定值電阻阻值；
（3）電源電壓降低，導致用電器兩端電壓降低，光敏電阻阻值發(fā)生變化，所以對光的感應程度改變．

解答 解：
（1）由圖知，工作電路接通燈泡正常工作電壓為220V，
所以路燈正常工作的電流為：
I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{220V}{1210Ω}$≈0.18A；
（2）由圖知，控制電路中，R₁與R₂串聯(lián)，
查表可知，當光照度為15勒克斯時，光敏電阻R₂的阻值為20Ω，
電路電流為：I=I₁=I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A，
定值電阻兩端電壓為：U₁=U-U₂=4.5V-3V=1.5V
定值電阻阻值為：R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω；
（3）因為電池組電壓下降會導致光敏電阻兩端電壓下降，串聯(lián)電路中R₁阻值不變，要使光敏電阻R₂兩端電壓達到3伏，光敏電阻R₂的阻值必須增大，所以要在光照度更小時才能實現(xiàn)．
故答案為：（1）0.18；（2）10Ω；（3）因為電池組電壓下降會導致光敏電阻兩端電壓下降，串聯(lián)電路中R₁阻值不變，要使光敏電阻R₂兩端電壓達到3伏，光敏電阻R₂的阻值必須增大，所以要在光照度更小時才能實現(xiàn)．

點評 此題考查了電功率變形公式的應用、歐姆定律的應用和光敏電阻在現(xiàn)實生活中的應用，體現(xiàn)了物理與社會生活的密切聯(lián)系．