Question

青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場采用風(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13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50 mA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50 mA時(shí)，3、4接通．勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA.

圖13

(1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路，畫出電路原理圖．

光敏電阻R₁，符號

燈泡L，額定功率40 W，額定電壓36 V，符號

保護(hù)電阻R₂，符號

電磁開關(guān)，符號

蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很��；開關(guān)S，導(dǎo)線若干．

(2)回答下列問題：

①如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 Ω，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�，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明．

③任意舉出一個(gè)其它的電磁鐵應(yīng)用的例子．

 

Answer 1

【答案】

(1)見解析 (2)①20 160～320②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)

【解析】(1)要使光敏電阻能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行控制，且有光照時(shí)路燈熄滅，光敏電阻應(yīng)與1、2串聯(lián)，3、4與路燈串聯(lián)，則電路圖如圖右所示．

(2)

由U＝IR得勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓U_m＝I_mR＝0.1×200 V＝20 V；依據(jù)允許通過勵(lì)磁線圈的電流最大值和最小值計(jì)算得R_2min＝，R_2max＝＝ Ω＝320 Ω，因此保護(hù)電阻R₂的阻值范圍為160～320 Ω；

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)．

思路分析：關(guān)鍵是分清楚哪個(gè)是控制電路，哪個(gè)是被控電路，當(dāng)白天的時(shí)候，光照強(qiáng)度較大，光敏電阻較小，所以控制電路的電流較大，則可將銜鐵吸過來，被控電路斷開，當(dāng)天色漸黑的時(shí)候，光照強(qiáng)度較小，光敏電阻較大，控制電路電流較小，所以銜鐵吸不起來，則控制電路通路，則路燈亮，所以12連控制電路，34連被控電路，像此類型的運(yùn)用還有電磁起重機(jī)的，許通過勵(lì)磁線圈的電流最大值和最小值計(jì)算得R_2min＝，R_2max＝＝ Ω＝320 Ω，

試題點(diǎn)評：本題考查了電磁鐵的用途，做好本題的關(guān)鍵是分清哪個(gè)是主控電路，哪個(gè)是被控電路，什么情況下被控電路斷路，什么情況下被控電路短路，