Question

15．為保證潤揚大橋以及過橋車輛的安全，工作人員在橋的人口處安裝了“超載檢測報警系統檢測時，當車輛重量小于1X 10⁵N時，綠燈亮、紅燈滅，表示可以通行；當車輛重量大于等于1X 10⁵ N時，紅燈亮、綠燈滅，表示禁止通行．系統中的電路元件如圖甲所示，其中壓敏電阻R_x在檢測時承受車輛的全部重量，它的阻值隨所受壓力F變化的圖象如圖乙所示；R．為定值電阻；電磁繼電器線圈上標有“10Ω40mA”．當流過線圈的電流大于等于30mA時，通電線圈的作用效果大于彈簧的作用效果，銜鐵被吸下，動觸點P和靜觸點M斷開并和靜觸點N接通；電池組的電壓為6V；綠燈規格為“220V 40W”，紅燈規格為“220V 60W”．

（1）請在圖甲中用筆畫線代替導線完成電路連接；
（2）電磁繼電器線圈上標有“10Ω 40mA”，它的意思是指線圈的電阻是10Ω，允許通過的最大（選填“最大”“最小”）電流是40mA，超過了會燒壞線圈；
（3）根據分析可以知道B（A/B）燈是紅燈；
（4）定值電阻R₀的阻值為多大？

Answer 1

分析 （1）電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的；只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應；當電流超過一定的數值，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合；當電流小于一定值時，電磁的吸力變弱，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合；這樣吸合、釋放，從而達到了，改變工作電路的目的；
（2）由電磁繼電器線圈上的銘牌可知線圈的電阻和允許通過的最大電流；
（3）由題意可知超載時紅燈亮，由乙圖可知壓力越大時壓敏電阻的阻值越小，此時線圈中的電流增大，電磁鐵的磁性增強，銜鐵被吸下來，據此進行判斷；
（4）從圖象是讀出當壓力為1×10⁵N時，壓敏電阻的阻值；然后利用歐姆定律的變形公式計算出電路的總電阻，再根據串聯電路總電阻與分電阻的關系計算出定值電阻的阻值．

解答 解：（1）用導線將左側電源、壓敏電阻、定值電阻和電磁繼電器順次連接起來即可，如下圖所示：

（2）電磁繼電器線圈上標有“10Ω 40mA”，則線圈允許通過的最大電流為40mA；
（3）由題意可知超載時紅燈亮，由乙圖可知壓力越大時壓敏電阻的阻值越小，此時線圈中的電流增大，電磁鐵的磁性增強，銜鐵被吸下來，B燈泡發光，則B燈泡為紅燈；
（4）從圖象乙中可知，當壓力為1×10⁵N時，壓敏電阻的阻值為100Ω，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{30×1{0}^{-3}A}$=200Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，定值電阻R₀的阻值：
R₀=R-R_x-R_線=200Ω-100Ω-10Ω=90Ω．
答：（1）如上圖所示；
（2）最大；
（3）B；
（4）定值電阻R₀的阻值為90Ω．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功公式的靈活應用，關鍵是明白電磁繼電器的原理和工作特點．