题目内容
【题目】如图所示,是一个照明系统模拟控制电路,已知电源电压U=4.5V,定值电阻R1=5Ω。滑动变阻器R2上标有“25Ω 1A”,R3为光敏电阻,其阻值随光照度的变化遵循某一规律,部分数据如下表所示(相同条件下,光越强,光照度越大,光照度单位为勒克斯,符号为lx,白天光照度大于3lx),当R1两端电压低至0.5V时,控制开关自动启动照明系统(不考虑控制开关对虚线框内电路的影响)。利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时,照明系统内照明灯自动工作。
(1)闭合开关S,将滑片P移至b端,求E0为多少?
(2)要使E0=1.5lx,则R2接入电路的电阻应调为多大?若环境的光照度降至1.5lx时能保持3min不变,求这段时间内R2消耗的电能?
(3)本系统可调E0的最小值是多少?
光照度E/lx | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 |
光敏电阻R3阻值/Ω | 60 | 30 | 20 | 15 | 12 | 10 |
【答案】(1);(2);;(3)
【解析】
(1)由题意可知,当R1两端电压低至0.5V时,这时电路中的电流大小是
电路中的总电阻是
由于滑片P移至b端,则
从表中数据可知,这时光照度是;
(2)要使
E0=1.5lx
这时
则
即R2接入电路的电阻应调为;这段时间内R2消耗的电能是
(3)由上述可知,启动照明系统时,控制电路的总电阻是,且光照度与光敏电阻阻值的乘积不变,当滑动变阻器接入电路的电阻是零时,光敏电阻R3的阻值最大,这时光照度的值最小,光敏电阻的最大阻值是
因为
所以
答:(1)闭合开关S,将滑片P移至b端,E0为2lx;
(2)要使E0=1.5lx,则R2接入电路的电阻应调为20Ω,若环境的光照度降至1.5lx时能保持3min不变,这段时间内R2消耗的电能是36J;
(3)本系统可调E0的最小值是0.75lx。
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