Question

18．小明在观看了宾馆等处的光电烟雾探测器（如图1），自己设计了一只“火灾报警器”．该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成，其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R₀=15Ω）、电源U=6V、开关等组成；“工作电路”由工作电源、电铃、导线等组成，其中工作电压为220V，报警器工作时电路中的电流为0.3A．

小明的设计思想：当光敏电阻接收到的光照减弱到一定程度时，工作电路接通，电铃报警．
已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如表所示：（“光强”表示光强弱的程度，符号为E，单位为cd．）

光强E/cd	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0
光敏电阻R/Ω	36.0	18.0	12.0	9.0	7.2	6.0

（1）小明分析如表数据并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R=36/E，试填写表格空格处的数据7.2．
（2）闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于250mA时，继电器的衔铁被吸合，则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上？
（3）按小明的设计，当室内烟雾增大时，光照减弱，光敏电阻的阻值增大到一定值时，衔铁与上方（“上方”或“下方”）的M、N接触，报警器工作报警．
（4）报警器报警时，工作电路的功率为多大？

Answer 1

分析 （1）根据R=$\frac{36}{E}$求出表格中的数据；
（2）根据欧姆定律可求出电路中的总电阻，再根据电阻的串联求出光敏电阻的阻值，从表中可查出光强的大，进而得出答案；
（3）根据电磁继电器的工作特点，当光照减弱时，电阻增大，电磁铁磁性减弱，所以衔铁会在弹簧的作用上弹向上方；
（4）知道报警器工作时的电压继而电路中的电流，根据P=UI求出工作电路的功率．

解答 解：（1）表格中的数据R=$\frac{36}{E}$=$\frac{36}{5.0}$Ω=7.2Ω；
（2）当线圈中的电流I=250mA=0.25A时，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.25A}$=24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，光敏电阻的阻值：
R=R_总-R₀=24Ω-15Ω=9Ω，
查表可知，当电阻R=9Ω时，光强E=4.0cd；
（3）读图可知，当光照减弱时，电阻增大，电磁铁磁性减弱，
所以衔铁会在弹簧的作用上弹向上方，与上方的M、N接触，电铃工作报警；
（4）工作电路的功率：
P=U′I′=220V×0.3A=66W．
答：（1）7.2；
（2）光敏电阻接收到的光照强度需要在4.0cd以上；
（3）上方；
（4）报警器报警时，工作电路的功率为66W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，能正确判断电磁继电器的工作过程中本题考查的关键，有一定的难度．