Question

如圖甲是由“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(kāi)關(guān)L、定值電阻R₀、電源U₁等組成，已知光敏電阻R的阻值隨照射在光敏電阻上的光強(qiáng)E（表示光照射的強(qiáng)弱的物理量，單位cd）之間的變化關(guān)系如圖乙所示，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相互吸合。“工作電路”由工作電源U₂（U₂ = 20V）、發(fā)熱電阻R₁（R₁= 5）和R₂（R₂ =15）組成。問(wèn)：

（1）當(dāng)“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，“工作電路”中的R₁兩端的電壓是     V，它消耗的功率是     W。
（2）當(dāng)“控制電路”中的電流等于30mA時(shí)，“工作電路”中R₁兩端的電壓是       V。
（3）如果“控制電路”中的線圈阻值R_L= 1、R₀= 140、U₁=3V，那么照射在光敏電阻上的光強(qiáng)在什么范圍內(nèi)時(shí)，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相互吸合？（這問(wèn)要有解答過(guò)程）

Answer 1

（1） 5，5（2）20（3）光強(qiáng)E≥2cd時(shí)相互吸合

解析

【解析】當(dāng)“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，控制電路L斷開(kāi)，則工作電路由R1和R2串聯(lián)組成；再根據(jù)歐姆定律求得電路中的總電流，再根據(jù)歐姆定律即可求得R1兩端的電壓；最后根據(jù)P=I2R即可求得R1消耗的電功率；當(dāng)“控制電路”中的電流等于30mA時(shí)，控制電路L閉合，則工作電路R2短路，故工作電路只有R1；則根據(jù)電源電壓的大小即可求得R1兩端電壓的大��；根據(jù)電路的電流要大于或等于20mA時(shí)，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相互吸合；據(jù)此根據(jù)歐姆定律即可求得總電阻的大小；再根據(jù)線圈的阻值和R0的阻值即可求得光敏電阻的阻值；最后根據(jù)圖象即可求得照射在光敏電阻上的光強(qiáng)的范圍．（1）當(dāng)“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，控制電路L斷開(kāi)，則工作電路由R1和R2串聯(lián)組成；由歐姆定律得：I總=U/( R1+R2 )=20V/(5Ω+15Ω) =1A；

則R1兩端的電壓為：U1=IR1=1A×5Ω=5V；

R1消耗的電功率為：P1=I2R1=（1A）2×5Ω=5W．

（2）當(dāng)“控制電路”中的電流等于30mA時(shí)，控制電路L閉合，則工作電路R2短路，故工作電路只有R1；故R1兩端電壓等于電源電壓，即UR1=U2=20V．

（3）由題意可知，要使磁控開(kāi)關(guān)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(shí)光敏電阻R=R總-R0-RL=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω

由圖可知，對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為2cd．

因此，當(dāng)光照強(qiáng)度大于或等于2cd時(shí)，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相互吸合．

故答案為：當(dāng)光照強(qiáng)度≥2cd時(shí)，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相互吸合．