Question

3．如图所示是小利设计的一种空气开关原理图，其中：定值电阻R₁为0.3Ω，可变电阻R₂可调的电阻范围为0.1-0.8Ω且只能是0.1Ω整数倍，电磁铁M的线圈电阻忽略不计．当通过电磁铁M电流10A时，会自动切断电路．
（1）原理是：当电路由于短路或超负荷运行而导致电流过大时，电磁铁磁性增强，衔铁N被电磁铁M吸引过去，匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动，电路断开．刚转动时，杠杆OA属于省力杠杆．
（2）调试时，将该空气开关接在家庭电路中．为了利用一台额定功率为3200W的空调和一只额定功率为200W的白炽灯测试该空气开关性能（电流略超过限制电流，空气开关切断电路），应把可变电阻R₂调为0.6Ω．

Answer 1

分析 （1）电磁铁的磁性与电流大小有关；根据力臂大小判定杠杆的性质；
（2）定值电阻R₁与可变电阻R₂并联在电路中；根据电磁铁M的电流求出两端的电压；利用公式I=$\frac{P}{U}$求出电路的总电流，根据并联电路电流规律求出R₂可的电流，根据公式R=$\frac{U}{I}$求出电阻．

解答 解：（1）当发生短路或电路的总功率过大时，电流变大，电磁铁磁性变强，能将衔铁吸引过去；杠杆的支点在O点，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2）定值电阻R₁与可变电阻R₂并联在电路中，电压相同，则：U'=I_MR₁=10A×0.3Ω=3V；
接入空调和灯泡后，电路电流为：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{3200W+200W}{220V}$=15.45A；
则通过R₂的电流为：I₂=15.45A-10A=5.45A；
R₂的阻值为：R₂=$\frac{U'}{{I}_{2}}$=$\frac{3V}{5.45A}$=0.55Ω；
由于电流略超过限制电流，空气开关切断电路，故通过电磁铁的电流应大于10A，即R₂的阻值大于0.55Ω，故应把可变电阻R₂调为0.6Ω．
故答案为：（1）电流；增强；省力；（2）0.6．

点评 利用好串联并联电路的电流规律和电压规律、电功率的计算公式是解答本题的关键．