Question

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；照射光線較弱(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50 mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50 mA時，3、4接通。勵磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA。

電磁開關內部結構圖

(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40 W，額定電壓36 V，符號

保護電阻R₂，符號

電磁開并，符號

蓄電池E，電壓36 V，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200 Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為_________V，保護電阻R₂的阻值范圍為_________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：_______________________________________________________________。

③任意舉出一個其他的電磁鐵應用的例子。

答：_______________________________________________________________。

Answer 1

(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

解析：(1)見答案(1)。

(2)①U_磁m=I_mR_磁=200×100×10^-3 V=20 V。

由題知，欲使電路起到自動控制作用，勵磁線圈中電流I應滿足50 mA＜I≤100 mA，則由閉合電路歐姆定律有：E=(R₂+R_磁)I

即36=(R₂+200)I

0.05 A≤I≤0.1 A，則R₂的取值范圍為160～520 Ω。

②把觸點從彈簧片右側移到彈簧片左側，可保證當電磁鐵吸合鐵片時，3、4間接通；不吸合時，3、4間斷開。

④如電磁起重機、電磁打點計時器、電鈴等。