Question

電梯為居民出入帶來(lái)很大的便利，出于安全考慮，電梯都設(shè)置超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其工作原理如圖甲所示．已知控制電路的電源電壓U=6伏，保護(hù)電阻R₁=100歐，壓敏電阻R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計(jì)．

（1）當(dāng)壓敏電阻R₂受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強(qiáng)．電梯超載時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)

 

接觸，電鈴發(fā)出警報(bào)聲．
（2）若電梯在20秒內(nèi)將一位重600牛的乘客勻速提升15米，求電梯對(duì)乘客做功的功率．
（3）當(dāng)電磁鐵線圈電流達(dá)到20毫安時(shí)，銜鐵剛好被吸�。�若該電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000千克的乘客時(shí)，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明電梯是否超載．（g取10牛/千克）

Answer 1

分析：（1）超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)質(zhì)就是電磁繼電器的應(yīng)用，電梯超載時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴工作電路接通；
（2）電梯克服乘客的重力做功，做功大小等于乘客重力和提升高度的乘積，即W=Gh，功率等于功和時(shí)間的比值，即P=

W

t

；
（3）根據(jù)乘客質(zhì)量求出乘客重力，也就是對(duì)電梯的壓力，找出圖象中壓力對(duì)應(yīng)的R₂電阻值，根據(jù)歐姆定律的知識(shí)計(jì)算出此時(shí)電路中的電流，將這個(gè)電流和20mA比較得出結(jié)論．

解答：解：（1）電梯超載時(shí)，壓敏電阻R₂受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強(qiáng)，磁性達(dá)到一定程度時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴報(bào)警，電梯不工作．
答：銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴發(fā)出警報(bào)聲．
（2）∵電梯克服乘客的重力做功，在20秒內(nèi)將一位重600牛的乘客勻速提升15米，
∴做功的功率為P=

W

t

=

Gh

t

=

600N×15m

20s

=450W
答：電梯對(duì)乘客做功的功率為450W．
（3）電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000千克的乘客時(shí)，電梯受到的壓力等于乘客的重力，即
F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N
由圖乙，當(dāng)壓力F=10000N，對(duì)應(yīng)的壓敏電阻阻值R₂=100Ω
∴控制電路中的電流為I=

U

R1+R2

=

6V

100Ω+100Ω

=0.03A=30mA
∵30mA＞20mA
∴此時(shí)電梯超載．
答：若該電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000千克的乘客時(shí)電梯超載．

點(diǎn)評(píng)：（1）超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的控制電路受壓敏電阻控制，受到的壓力越大，電阻越小，電路中電流越大，電磁鐵磁性越強(qiáng)；
（2）本題最后一問(wèn)有多種解法，也可以根據(jù)電磁鐵線圈工作電流結(jié)合歐姆定律的內(nèi)容和圖乙，推算出承受的最大壓力和乘客的總重力進(jìn)行比較判斷是否超載．