Question

（2009?寧夏）青島奧運會帆船賽場采用風力發電給蓄電池充電，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，實現自動控制．
光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化，作為簡化模型，可以近似認為，照射光較強（如白天）時電阻幾乎為0；照射光較弱 （如黑天）時電阻接近于無窮大．利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關，可以實現路燈自動在白天關閉，黑天打開．電磁開關的內部結構如
圖所示．1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點連接．當勵磁線圈中電流大于50mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離3、4斷開；電流小于50mA時，3、4接通．勵磁線圈中允許通過的最大電流為100mA．
（1）利用以下器材設計一個自動控制路燈的電路，畫出電路原理圖．光敏電阻R₁，符號
燈泡L，額定功率40W，額定電壓36V，符合
保護電阻R₂，符號
電磁開關，符號
蓄電池E，電壓36V，內阻很小；開關S，導線若干．
（2）回答下列問題．
①如果勵磁線圈的電阻為200Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為

20

V，保護電阻R₂的阻值范圍為

160～520

Ω．
②在有些應用電磁開關的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變為接通．為此，電磁開關內部結構應如何改造？請結合本題中電磁開關內部結構圖說明．
答：

把觸點從彈簧片右側移到彈簧片左側，保證當電磁鐵吸合鐵片時，3、4之間接通：不吸合時，3、4之間斷開．

③任意舉出一個其它的電磁鐵應用的例子．
答：

電磁起重機．

．

Answer 1

分析：（1）根據光敏電阻的阻值與照射光的強弱的關系，將光敏電阻與保護電阻R₂與電磁開關1、2間、電源串聯，起控制作用；將燈泡L與電源、電磁開關3、4間串聯．
（2）①已知勵磁線圈中允許通過的最大電流為100mA和電阻為200Ω，由歐姆定律求出最大電壓；已知勵磁線圈中電流大于50mA時電磁鐵吸合鐵片，最大電流為100mA，則勵磁線圈電流范圍為50mA-100mA，根據歐姆定律求解保護電阻R₂的阻值范圍．
②根據安全的需要，可把觸點從彈簧片右側移到彈簧片左側，保證當電磁鐵吸合鐵片時，3、4之間接通：不吸合時，3、4之間斷開．
③實例比如電磁起重機等等．

解答：解：（1）電路原理如圖所示．

（2）①已知勵磁線圈中允許通過的最大電流為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，勵磁線圈電流范圍為50mA-100mA，根據歐姆定律得
保護電阻R₂的最大值為R_max=

E

Imin

-R2=

36

0.05

-200=520Ω，最小值為R_min=

E

Imax

-R2=

36

0.1

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

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

點評：本題是實際問題，關鍵要理解光敏電阻的特性和電磁鐵的作用．