Question

青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能．用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制．光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡(jiǎn)化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)（如白天）時(shí)電阻幾乎為0：照射光較弱（如黑天）時(shí)電阻接近于無(wú)窮大．利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，黑天打開．電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示．1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接．當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50mA時(shí)，3、4接通．勵(lì)磁線圈中允許通過(guò)的最大電流為100mA．
（1）利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路，在圖2畫出電路原理圖．
光敏電阻R₁，符號(hào)
燈泡L，額定功率40W，額定電壓36V，符號(hào)
保護(hù)電阻R₂，符號(hào)
電磁開關(guān)，符號(hào)
蓄電池E，電壓36V，內(nèi)阻很��；開關(guān)S，導(dǎo)線若干．
（2）回答下列問(wèn)題：
①如果勵(lì)磁線圈的電阻為200Ω，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為

 

V，保護(hù)電阻R₂的阻值范圍為

 

Ω．
②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場(chǎng)合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油ǎ疄榇耍�電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明．
答：

 

．
③任意舉出一個(gè)其它的電磁鐵應(yīng)用的例子．
答：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)光敏電阻的阻值與照射光的強(qiáng)弱的關(guān)系，將光敏電阻與保護(hù)電阻R₂與電磁開關(guān)1、2間、電源串聯(lián)，起控制作用；將燈泡L與電源、電磁開關(guān)3、4間串聯(lián)．
（2）①已知?jiǎng)?lì)磁線圈中允許通過(guò)的最大電流為100mA和電阻為200Ω，由歐姆定律求出最大電壓；已知?jiǎng)?lì)磁線圈中電流大于50mA時(shí)電磁鐵吸合鐵片，最大電流為100mA，則勵(lì)磁線圈電流范圍為50mA-100mA，根據(jù)歐姆定律求解保護(hù)電阻R₂的阻值范圍．
②根據(jù)安全的需要，可把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)電磁鐵吸合鐵片時(shí)，3、4之間接通：不吸合時(shí)，3、4之間斷開．
③實(shí)例比如電磁起重機(jī)等等．

解答：解：（1）電路原理如圖所示．

（2）①已知?jiǎng)?lì)磁線圈中允許通過(guò)的最大電流為I_m=100mA，電阻為R=200Ω，由歐姆定律得：最大電壓為Um=I_mR=20V．
由題得知，勵(lì)磁線圈電流范圍為50mA-100mA，根據(jù)歐姆定律得
保護(hù)電阻R₂的最大值為R_max=

E

Imin

-R₂=

36

0.05

-200=520Ω，最小值為R_min=

E

Imax

=

36

0.1

-200=160Ω
故保護(hù)電阻R₂的阻值范圍為160～520Ω．
②由題應(yīng)把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)電磁鐵吸合鐵片時(shí)，3、4之間接通：不吸合時(shí)，3、4之間斷開．
③電磁鐵應(yīng)用的例子比如電磁起重機(jī)．
故答案為：
（1）電路原理如圖所示．

（2）①20，160～520
②把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)電磁鐵吸合鐵片時(shí)，3、4之間接通：不吸合時(shí)，3、4之間斷開．
③電磁起重機(jī)．

點(diǎn)評(píng)：電磁繼電器經(jīng)常用于自動(dòng)控制中，本題是實(shí)際問(wèn)題，此題中通過(guò)光敏電阻的阻值的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明電路的控制，關(guān)鍵要理解光敏電阻的特性和電磁鐵的作用，