Question

【題目】如圖甲是一個風力測試儀裝置的原理圖。迎風板與一壓敏電阻Rx連接，工作時迎風板總是正對風吹來的方向，有風時，迎風板向左運動，當擠壓壓敏電阻時，壓敏電阻的阻值會發生變化，已知電源電壓恒為18 V，定值電阻R0＝15 Ω，電壓表的量程為0～15V，電流表量程0～3 A，壓敏電阻Rx能通過的最大電流 0.9A，阻值與迎風板承受風力F的關系如圖乙所示。試求：

(1)無風時，求電壓表和電流表的示數；

(2)當通過壓敏電阻電流為 0.6 A，壓敏電阻Rx消耗的功率；

(3)在滿足所有元件均安全使用的條件下，此裝置能測量風力最大是多少？

Answer 1

【答案】(1) 0.36A；(2) 5.4W；(3)768N

【解析】

由電路圖可知，R0與Rx串聯，電壓表測R0兩端的電壓，電流表測電路中的電流。

(1)由圖乙可知，無風時

Rx=35Ω

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電路中的電流

I==0.36A

則R0兩端的電壓

U0=IR0=0.36A×15Ω=5.4V

(2)當通過壓敏電阻電流為0.6A時，電路的總電阻

R==30Ω

此時壓敏電阻的阻值

Rx′=R-R0=30Ω-15Ω=15Ω

則壓敏電阻Rx消耗的功率

Px=I′2Rx′=(0.6A)2×15Ω=5.4W

(3)由圖乙可知，當風力增大時，壓敏電阻的阻值變小，電路中的電流變大，則電路中的電流最大時，此裝置能測量的風力最大，當電壓表的示數為15V時，電路中的電流

I″==1A

因串聯電路中各處的電流相等，且電流表量程0～3A，壓敏電阻Rx能通過的最大電流1.2A，所以，電路中的最大電流為1A，此時電路的總電阻

R′==18Ω

此時壓敏電阻的阻值

Rx″=R′-R0=18Ω-15Ω=3Ω

由圖乙可知，F與Rx的關系是一次函數，設為

F=kRx+b

把

Rx=35Ω，F=0

Rx=0Ω，F=840N

代入可得

k=-24(N/Ω)，b=840N

F=-24(N/Ω)×Rx+840N

F大=-24(N/Ω)×3Ω+840N=768N

答：(1)無風時，電壓表的示數為5.4V，電流表的示數為0.36A；

(2)當通過壓敏電阻電流為0.6A，壓敏電阻Rx消耗的功率為5.4W；

(3)在滿足所有元件均安全使用的條件下，此裝置能測量風力最大是768N。