Question

圖是由“控制電路”和“工作電路”兩部分組成的光控電路。“控制電路”由光敏電阻R、磁控開關L、定值電阻R₀、電源U₁等組成，當線圈中的電流大于或等于20mA時，磁控開關的磁性彈片相護吸合。“工作電路”由工作電源（=20V）、發熱電阻（=5）和(=15)組成。問：

（1）圖是光敏電阻R的阻值隨照射在光敏電阻上的光強E（表示光照射的強弱的物理量，單位cd）之間的變化關系圖。如果照射在光敏電阻R上的光強____，則光敏電阻R的阻值增大，磁控開關產生的磁性將____（均選填“變強”、“變弱”、“不變”）。

（2）當“控制電路”中的電流小于20mA時，求“工作電路”中的R₁兩端的電壓是和消耗的功率各是多少？
（3）當“控制電路”中的電流等于30mA時，求“工作電路”中R₁兩端的電壓？
（4）如果“控制電路”中的線圈阻值=1、=140、=3V，請通過計算分析，照射在光敏電阻上的光強在什么范圍內時，磁控開關的磁性彈片相護吸合？

Answer 1

（1）變弱，變弱（2分）（2）5，5（2分）（3）20（1分）（4）由題意可知，要使遙控開關的磁性彈片相護吸合，則控制電路的電流要大于或等于20mA。（1分）由歐姆定律，R總=U/I=3V/0.02A=150可知控制電路的總電阻要小于或等于150。（1分）此時光敏電阻R=R總-R0-RL=150-140-1=9（1分）右圖可知，對應的光照強度為2cd。因此，當光照強度大于或等于2cd時，磁控開關的磁性然片相護吸合。（1分）

（1）由圖可知：光照強越強時，光敏電阻R的阻值變弱；
故照射在光敏電阻R上的光強變弱時，則光敏電阻R的阻值增大，電路中的總電阻變大；
根據歐姆定律可知，電路中的電流變小；
則磁控開關產生磁性將變弱．
故答案為：變弱；變弱．    
（2）當“控制電路”中的電流小于20mA時，控制電路L斷開，則工作電路由R₁和R₂串聯組成；
電路中的電流：
I= U/R₁+R₂ =20V/20Ω=1A；
R₁兩端的電壓：
U₁=IR₁=1A×5Ω=5V；
R₁消耗的電功率為：
P₁=I²R₁=（1A）²×5Ω=5W．
答：R₁兩端的電壓是5V，消耗的功率為5W．
（3）當“控制電路”中的電流等于30mA時，控制電路L閉合，則工作電路R₂短路，工作電路只有R₁；
故R₁兩端電壓等于電壓電壓，即U₁=U_總=20V．
答：R₁兩端的電壓為20V．
（4）由題意可知，要使遙控開關的磁性彈片相互吸合，則控制電路的電流要大于或等于20mA．
由歐姆定律，R_總=U/I=3V/0.02A=150Ω，
可知控制電路的總電阻要小于或等于150Ω．
此時光敏電阻R=R_總-R₀-R_L=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω，
由圖可知，對應的光照強度為2cd．
因此，當光照強度大于或等于2cd時，磁控開關的磁性然片相互吸合．