Question

下圖是由“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20 mA時，磁控開關的磁性彈片相互吸合．“工作電路”由工作電源U₂(20 V)、發熱電阻R₁(5 Ω)和R₂(15 Ω)組成．問：

(1)當“控制電路”中的電流小于20 mA時，“工作電路”中的R₁消耗的功率是多少瓦？

(2)當“控制電路”中的電流等于30 mA時，“工作電路”中R₁兩端的電壓多少V？

(3)已知光敏電阻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)之間的變化關系如圖所示．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”或“不變”)．

(4)如果“控制電路”中的線圈阻值R_L＝1 Ω、R₀＝140 Ω、U₁＝3 V，那么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互吸合？

Answer 1

答案：（1）5W（2）20V（3）變弱；變弱（4）光照強度大于或等于2cd

（1）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；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“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，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）變弱、變弱  
（4）由題意可知，要使磁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－RL=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，磁控開關的磁性彈片相互吸合。