青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能。

青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0;照射光线较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50 mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50 mA时,3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。

电磁开关内部结构图

(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图。

光敏电阻R1,符号

灯泡L,额定功率40 W,额定电压36 V,符号

保护电阻R2,符号

电磁开并,符号

蓄电池E,电压36 V,内阻很小;开关S,导线若干。

(2)回答下列问题:

①如果励磁线圈的电阻为200 Ω,励磁线圈允许加的最大电压为_________V,保护电阻R2的阻值范围为_________Ω。

②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通。为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明。

答:_______________________________________________________________。

③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子。

答:_______________________________________________________________。

答案

(1)电路原理如图所示。

(2)①20 160~520

②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当电磁铁吸合铁片时,3、4之间接通;不吸合时,3、4之间断开

③电磁起重机

解析:

(1)见答案(1)。

(2)①Um=ImR=200×100×10-3 V=20 V。

由题知,欲使电路起到自动控制作用,励磁线圈中电流I应满足50 mA<I≤100 mA,则由闭合电路欧姆定律有:E=(R2+R)I

即36=(R2+200)I

0.05 A≤I≤0.1 A,则R2的取值范围为160~520 Ω。

②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,可保证当电磁铁吸合铁片时,3、4间接通;不吸合时,3、4间断开。

④如电磁起重机、电磁打点计时器、电铃等。

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