Question

7．如圖所示是小明利用光敏電阻為居民樓門口設計的一種智能照明電路．L為“220V  22W”的照明燈，天暗時自動發光，天亮時自動熄滅，控制電路中，電源由干電池供電，電壓為2.8V．R₁為阻值10Ω的定值電阻．R₂為光敏電阻，其阻值會隨著光強的變化而變化．
（1）①燈L正常工作時，通過它的電流是多少？②受控電路中導線a端應連接照明電路的火線還是零線？
（2）當電壓表示數為2.1V時，光敏電阻的阻值為多大？R₁消耗的電功率為多少？（電磁鐵A的線圈電阻忽略不計）
（3）該裝置正常使用一段時間后，小明發現照明燈L在白天就發光．經檢查光敏電阻能正常使用，請你幫他找出其中一個原因．（合理均可）

Answer 1

分析 （1）①燈L正常工作時的功率和額定功率相等，根據P=UI求出通過它的電流；
②開關控制燈泡時，開關接在火線和燈泡之間，斷開開關時，切斷火線，更換燈泡更安全；
（2）當電壓表示數為2.1V時，根據串聯電路的電壓特點求出R₁兩端的電壓，根據串聯電路的電路特點和歐姆定律得出等式即可求出光敏電阻的阻值；
根據 P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₁消耗的功率；
（3）正常使用一段時間后，根據控制電路的電流變化即可判斷．

解答 解：（1）①由P=UI可得，燈L正常工作時通過的電流I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{22W}{220V}$=0.1 A．
②開關控制燈泡時，開關接在火線上，所以受控電路中導線a端應連接照明電路的火線．
（2）當電壓表示數為2.1 V時，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₁兩端的電壓U₁=U-U₂=2.8 V-2.1 V=0.7 V，
因串聯電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$，即$\frac{0.7V}{10Ω}$=$\frac{2.1V}{{R}_{2}}$，
解得R₂=30Ω．
R₁消耗的電功率   P=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（0.7V）^{2}}{10Ω}$=0.049W；
（3）電池電壓太低（或電磁鐵線圈內部斷路等，合理均可）如果控制電路的電源換成兩節新的干電池，則電源的電壓增大，由歐姆定律可知，電路中的電流增大，在天暗時，控制電路的電流還沒達到電磁鐵斷開的電流，照明燈L不發光，所以，照明燈L沒有可能在白天就發光．
答：（1）①燈L正常工作時，通過它的電流是0.1A；②受控電路中導線a端應連接照明電路的火線；
（2）光敏電阻的阻值為30Ω；R₁消耗的電功率為0.049W；
（3）該裝置正常使用一段時間后，小明發現照明燈L在白天就發光的原因是電池電壓太低（或電磁鐵線圈內部斷路等，合理均可）．

點評 本題考查了電功率公式、安全用電、串聯電路特點、歐姆定律、電磁鐵的應用等，分析好控制電路電源的電壓變化時控制電路工作的變化是關鍵．