Question

9．CO是人們?nèi)粘Ｉ�活生產(chǎn)中常見的有毒氣體，當(dāng)空氣中的CO氣體的濃度大于等于150ppm時(shí)，就十分危險(xiǎn)，甚至威脅到生命安全．小明想利用所學(xué)的電路知識(shí)設(shè)計(jì)出一種簡(jiǎn)單CO探測(cè)報(bào)警裝置．通過查閱資料找到針對(duì)一氧化碳CO靈敏度極高的是氣敏元件UL281．當(dāng)空氣中的CO氣體的濃度等于150ppm時(shí)，氣敏元件UL281的電阻值為10Ω．請(qǐng)選擇其中一種方法并完成電路設(shè)計(jì)（兩種都做，以方法一為準(zhǔn)）．

方法一	方法二
電路元件：6V電源、開關(guān)S、氣敏元件UL281Rx、定值電阻R0、電壓表、導(dǎo)線．	電路元件：6V電源、開關(guān)S、氣敏元件UL281Rx、定值電阻R0、電流表、導(dǎo)線．
原理：閉合開關(guān)S，將氣敏元件UL281Rx放在檢測(cè)的空氣中，若電壓表讀數(shù)大于等于1.5V，表明CO氣體的濃度大于等于150ppm；若電壓表讀數(shù)小于1.5V，則CO氣體的濃度小于150ppm． （1）請(qǐng)用筆劃線代替導(dǎo)線完成電路連接． （2）定值電阻R0的阻值應(yīng)為$\frac{10}{3}$Ω；Ω．	原理：閉合開關(guān)S，將氣敏元件UL281Rx放在檢測(cè)的空氣中，若電流表讀數(shù)大于等于0.3A，表明CO氣體的濃度大于等于150ppm；若電流表讀數(shù)小于0.3A，則CO氣體的濃度小于150ppm． （1）請(qǐng)用筆劃線代替導(dǎo)線完成電路連接． （2）定值電阻R0的阻值應(yīng)為10Ω．

Answer 1

分析 解法一：根據(jù)當(dāng)空氣中的CO氣體的濃度增大時(shí)，氣敏元件UL281Rx電阻越小，根據(jù)分壓原理確定電壓表的位置選擇小量程連接，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出定值電阻的大�。�
解法二：當(dāng)空氣中的CO氣體的濃度越大，氣敏元件UL281Rx電阻越小，根據(jù)電阻的串聯(lián)，電路的電阻越小，由歐姆定律，電路的電流越大，可知兩電阻串聯(lián)，確定兩電阻的連接，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求求出定值電阻的大小．

解答 解：解法一：（1）當(dāng)空氣中的CO氣體的濃度越大，氣敏元件UL281Rx電阻越小，根據(jù)分壓原理，分得的電壓越小，定值電阻的電壓越大，根據(jù)若電壓表讀數(shù)大于等于1.5V，表明CO氣體的濃度大于等于150ppm，故電壓表選用小量程并聯(lián)在R₀的兩端，如下圖1所示：

（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為1.5V時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，R_X的電壓為6V-1.5V=4.5V，定值電阻的電壓為R_X的電壓$\frac{1.5V}{4.5V}$倍，根據(jù)分壓原理：
R₀=$\frac{1.5V}{4.5V}$×10=$\frac{10}{3}$Ω；
解法二：
（1）當(dāng)空氣中的CO氣體的濃度越大，氣敏元件UL281Rx電阻越小，根據(jù)電阻的串聯(lián)，電路的電阻越小，由歐姆定律，電路的電流越大，可知兩電阻串聯(lián)，電流表選用小量程測(cè)電路中的電流大小，如下圖2所示：


（2）根據(jù)歐姆定律，當(dāng)電流為0.3A時(shí)，電路的電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，根據(jù)電阻的串聯(lián)，
定值電阻R₀=R-R_X=20Ω-10Ω=10Ω．
故答案為：解法一：（1）如圖1所示；（2）$\frac{10}{3}$Ω；
解法二：（1）如圖2所示；（2）10Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電路的連接及串聯(lián)電路規(guī)律和歐姆定律的應(yīng)用．關(guān)鍵是明白題意，確定電路的連接是關(guān)鍵．