Question

1．某同學(xué)設(shè)計(jì)一種“機(jī)動(dòng)車違規(guī)拍攝系統(tǒng)”．該系統(tǒng)通過(guò)拍照來(lái)記錄機(jī)動(dòng)車闖紅燈或超載兩種違規(guī)情況．請(qǐng)你選擇下列$\underset{一}{•}$$\underset{種}{•}$$\underset{方}{•}$$\underset{法}{•}$完成電路設(shè)計(jì)并算出相應(yīng)答案．（如兩種方法都做，以第一種記分）

方法一	方法二
器材：照相機(jī)電源E1、電控照相機(jī)；恒為12V的控制電路電源E2、光控開(kāi)關(guān)S1（紅燈亮?xí)r斷開(kāi)；紅燈滅時(shí)閉合）、壓敏電阻R1（電阻隨壓力的變化關(guān)系如圖所示），電磁繼電器（線圈的電阻為20Ω，當(dāng)線圈中電流大于0.06A時(shí)銜鐵被吸下，當(dāng)線圈中電流小于0.06A時(shí)銜鐵被彈回）	器材：照相機(jī)電源E1、電控照相機(jī)；恒為12V的控制電路電源E2、光控開(kāi)關(guān)S1（紅燈亮?xí)r閉合；紅燈滅時(shí)斷開(kāi)）、壓敏電阻R2（電阻隨壓力的變化關(guān)系如圖所示），電磁繼電器（線圈的電阻為20Ω，當(dāng)線圈中電流大于0.06A時(shí)銜鐵被吸下，當(dāng)線圈中電流小于0.06A時(shí)銜鐵被彈回）
設(shè)計(jì)要求：紅燈亮?xí)r，電控照相機(jī)工作，紅燈滅時(shí)，電控照相機(jī)停止工作，當(dāng)壓敏電阻受到車的壓力超過(guò)某一特定值時(shí)，電控照相機(jī)再次工作	設(shè)計(jì)要求：紅燈亮?xí)r，電控照相機(jī)工作，紅燈滅時(shí)，電控照相機(jī)停止工作，當(dāng)壓敏電阻受到車的壓力超過(guò)某一特定值時(shí)，電控照相機(jī)再次工作
（1）請(qǐng)以筆畫(huà)線代替導(dǎo)線完成電路連接． （2）綠燈亮?xí)r，只有車重超過(guò) 5×105N的車輛才會(huì)被拍照．	（2）請(qǐng)以筆畫(huà)線代替導(dǎo)線完成電路連接．      （2）綠燈亮?xí)r，只有車重超過(guò) 5×105N的車輛才會(huì)被拍照．

Answer 1

分析 方法一
（1）電磁繼電器主要是利用電磁鐵的磁性有無(wú)可由電流的通斷來(lái)控制的特點(diǎn)的制成的，利用電磁繼電器工作的電路一般由兩部分組成：控制電路和工作電路，其中電磁鐵接在控制電路中，利用電磁鐵的特點(diǎn)使銜鐵發(fā)生移動(dòng)，銜鐵上動(dòng)觸點(diǎn)和工作電路中靜觸點(diǎn)的接觸與分離，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)，從而能控制工作電路中的用電器的工作狀況．要根據(jù)題工作電路的用電器的工作狀況確定電磁鐵的磁性有無(wú)與強(qiáng)弱變化，從而設(shè)計(jì)控制電路的連接；
（2）在串聯(lián)電路中，電流處處相等，總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體兩端電壓之和，總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體電阻之和．

解答 方法一
解：（1）由題意可知，工作電路由電控照相機(jī)、電源E₁及動(dòng)、靜觸點(diǎn)構(gòu)成，依靠動(dòng)、靜觸點(diǎn)的接觸與分離控制電控照相機(jī)的工作狀況；控制電路由電磁鐵、光控開(kāi)關(guān)S₁、壓敏電阻R₁、電源E₂組成；
由題意可知，紅燈的亮與滅、壓敏電阻R₁承受的壓力大小會(huì)改變電磁鐵磁性的有無(wú)與強(qiáng)弱，使得電磁鐵對(duì)銜鐵的吸引力發(fā)生變化，由此可知電磁鐵、S₁、R₁、E₂組成一個(gè)串聯(lián)電路；
在紅燈亮或者壓敏電阻R₁承受的壓力過(guò)大時(shí)，工作電路中的電控照相機(jī)才工作，即動(dòng)、靜觸點(diǎn)接通；由題可知，紅燈亮相當(dāng)于S₁斷開(kāi)，則電路中沒(méi)有電流，電磁鐵的磁性消失；R₁承受壓力過(guò)大時(shí)，由圖可知電阻變大引起電路電流會(huì)變小，電磁鐵的磁性變?nèi)�；電磁鐵的磁性消失或變?nèi)醵紩?huì)使銜鐵在彈簧的作用下被拉起（電控照相機(jī)才工作），所以工作電路中的靜觸點(diǎn)應(yīng)該用上面的一個(gè)，故設(shè)計(jì)電路如圖1；

（2）由題意可知，工作電路中電控照相機(jī)工作時(shí)，電磁鐵中的電流應(yīng)小于0.06A；
由圖可知，電磁鐵、R₁組成了串聯(lián)電路，控制電路的電源電壓U_總為12V，
所以當(dāng)電控照相機(jī)工作時(shí)，控制電路的最小總電阻R=$\frac{{U}_{總}(cāng)}{I}$=$\frac{12V}{0.06A}$=200Ω，
電磁鐵線圈的電阻R_鐵=20Ω，由串聯(lián)電路中的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和可知，
此時(shí)壓敏電阻的阻值：R₁=R-R_鐵=200Ω-20Ω=180Ω，
由壓敏電阻R₁的電阻隨壓力的變化關(guān)系圖可知，當(dāng)R₁等于180Ω時(shí)，R₁承受的壓力為5×10⁵N；即：綠燈亮?xí)r，只有車重超過(guò)5×10⁵N的車輛才會(huì)被拍照．
故答案為：（1）如圖1；（2）5×10⁵．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電磁繼電器的結(jié)構(gòu)、作用及在實(shí)際應(yīng)用中的電路連接，要求我們掌握電磁繼電器的原理，會(huì)按照要求連接簡(jiǎn)單的電路圖，會(huì)運(yùn)用歐姆定律及串聯(lián)電路有關(guān)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題，是一道綜合性較強(qiáng)的習(xí)題．