Question

5．超市里的電梯，有人乘時運行較快，無人乘時為了節(jié)能運行較慢．利用電磁繼電器可以設(shè)計這樣的電路，技術(shù)人員按照下列方法設(shè)計“自動控制電路”，所用器材：電壓恒為6V的蓄電池，220V家庭電源，開關(guān)S，壓敏電阻R₁（電阻隨壓力的變化關(guān)系如圖1所示），限流電阻R₂（如果連接在電路中可減小電路中的電流），電動機，電磁繼電器（線圈電阻為R₀，線圈電流大于0.2A時銜鐵被吸下，線圈電流小于0.2A時銜鐵被彈回）．（g=10N/Kg）

（1）請用筆畫線代替導線按要求將如圖2中的控制電路和工作電路分別連接完整．
（2）質(zhì)量超過20Kg人站在壓力感應器上，就能使電梯運行加快，求：線圈電阻R₀的電阻．

Answer 1

分析 （1）將電動機和下觸點串聯(lián)組成工作電路，將R₁和電磁鐵串聯(lián)接入控制電路；當有人時，壓敏電阻變小、控制電路中的電流變大、電磁鐵磁性增強，增強到一定程度，將銜鐵吸下，使工作電路接通，電動機開始工作；
（2）質(zhì)量為20kg人站在壓力感應器上時產(chǎn)生的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)圖1可知壓敏電阻的阻值，此時電路中的電流為0.2A，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出線圈電阻R₀的電阻．

解答 解：（1）將R₁和電磁鐵串聯(lián)接入控制電路；將電動機和下觸點串聯(lián)組成工作電路，限流電阻R₂、電動機和上觸點串聯(lián)組成限流電路，如下圖所示：

（2）質(zhì)量為20kg的人站在壓力感應器上時，對壓力傳感器的壓力：
F=G=mg=20kg×10N/kg=200N，
由圖象可知，壓敏電阻的阻值R₁=20Ω，
電梯運行加快時，電路中的電流為0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，線圈電阻R₀的電阻：
R₀=R-R₁=30Ω-20Ω=10Ω．
答：（1）如上圖所示；
（2）線圈電阻R₀的電阻為10Ω．

點評 本題為電學、磁學的綜合題，知識點多、綜合性強，考查學生的分析能力，明確機械的工作要求與控制程序是進行電路連接的前提，本題在連接時，注意與銜鐵處觸點開關(guān)連接的位置有上下兩個觸點，這是本題易錯的地方，連接任意一處都可以工作，但工作的條件恰好相反，必須根據(jù)題意的要求來最終確定．