Question

5．超市里的电梯，有人乘时运行较快，无人乘时为了节能运行较慢．利用电磁继电器可以设计这样的电路，技术人员按照下列方法设计“自动控制电路”，所用器材：电压恒为6V的蓄电池，220V家庭电源，开关S，压敏电阻R₁（电阻随压力的变化关系如图1所示），限流电阻R₂（如果连接在电路中可减小电路中的电流），电动机，电磁继电器（线圈电阻为R₀，线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.2A时衔铁被弹回）．（g=10N/Kg）

（1）请用笔画线代替导线按要求将如图2中的控制电路和工作电路分别连接完整．
（2）质量超过20Kg人站在压力感应器上，就能使电梯运行加快，求：线圈电阻R₀的电阻．

Answer 1

分析 （1）将电动机和下触点串联组成工作电路，将R₁和电磁铁串联接入控制电路；当有人时，压敏电阻变小、控制电路中的电流变大、电磁铁磁性增强，增强到一定程度，将衔铁吸下，使工作电路接通，电动机开始工作；
（2）质量为20kg人站在压力感应器上时产生的压力和自身的重力相等，根据F=G=mg求出其大小，根据图1可知压敏电阻的阻值，此时电路中的电流为0.2A，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出线圈电阻R₀的电阻．

解答 解：（1）将R₁和电磁铁串联接入控制电路；将电动机和下触点串联组成工作电路，限流电阻R₂、电动机和上触点串联组成限流电路，如下图所示：

（2）质量为20kg的人站在压力感应器上时，对压力传感器的压力：
F=G=mg=20kg×10N/kg=200N，
由图象可知，压敏电阻的阻值R₁=20Ω，
电梯运行加快时，电路中的电流为0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，线圈电阻R₀的电阻：
R₀=R-R₁=30Ω-20Ω=10Ω．
答：（1）如上图所示；
（2）线圈电阻R₀的电阻为10Ω．

点评 本题为电学、磁学的综合题，知识点多、综合性强，考查学生的分析能力，明确机械的工作要求与控制程序是进行电路连接的前提，本题在连接时，注意与衔铁处触点开关连接的位置有上下两个触点，这是本题易错的地方，连接任意一处都可以工作，但工作的条件恰好相反，必须根据题意的要求来最终确定．