Question

下图是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路．“控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R₀、电源U₁等组成，当线圈中的电流大于或等于20 mA时，磁控开关的磁性弹片相互吸合．“工作电路”由工作电源U₂(20 V)、发热电阻R₁(5 Ω)和R₂(15 Ω)组成．问：

(1)当“控制电路”中的电流小于20 mA时，“工作电路”中的R₁消耗的功率是多少瓦？

(2)当“控制电路”中的电流等于30 mA时，“工作电路”中R₁两端的电压多少V？

(3)已知光敏电阻R的阻值随照射在光敏电阻上的光强E(表示光照射的强弱的物理量，单位cd)之间的变化关系如图所示．如果照射在光敏电阻R上的光强________，则光敏电阻R的阻值增大，磁控开关产生的磁性将________(均选填“变强”、“变弱”或“不变”)．

(4)如果“控制电路”中的线圈阻值R_L＝1 Ω、R₀＝140 Ω、U₁＝3 V，那么照射在光敏电阻上的光强在什么范围内时，磁控开关的磁性弹片相互吸合？

Answer 1

答案：（1）5W（2）20V（3）变弱；变弱（4）光照强度大于或等于2cd

（1）当“控制电路”中的电流小于20mA时，控制电路L断开，则工作电路由R1和R2串联组成；由欧姆定律得：I总="U/(" R1+R2 )="20V/(" 5Ω+15Ω) =1A；

则R1两端的电压为：U1=IR1=1A×5Ω=5V；
R1消耗的电功率为：P1=I2R1=（1A）2×5Ω=5W．

（2）当“控制电路”中的电流等于30mA时，控制电路L闭合，则工作电路R2短路，故工作电路只有R1；故R1两端电压等于电源电压，即UR1=U2=20V．

（3）变弱、变弱  
（4）由题意可知，要使磁控开关的磁性弹片相互吸合，则控制电路的电流要大于或等于20mA。由欧姆定律，R总=U/I=3V/0.02A=150Ω 可知控制电路的总电阻要小于或等于150Ω。 此时光敏电阻R= R总－R0－RL=150Ω－140Ω－1Ω=9Ω ，由图可知，对应的光照强度为2cd。因此，当光照强度大于或等于2cd时，磁控开关的磁性弹片相互吸合。