图是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路。“控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U1等组成,当线圈中的电流大于或等于20mA时,磁控开关的磁性弹片相护吸合。“工作电路”由工作电源(=20V)、发热电阻(=5)和(=15)组成。问:
(1)图是光敏电阻R的阻值随照射在光敏电阻上的光强E(表示光照射的强弱的物理量,单位cd)之间的变化关系图。如果照射在光敏电阻R上的光强____,则光敏电阻R的阻值增大,磁控开关产生的磁性将____(均选填“变强”、“变弱”、“不变”)。
(2)当“控制电路”中的电流小于20mA时,求“工作电路”中的R1两端的电压是和消耗的功率各是多少?
(3)当“控制电路”中的电流等于30mA时,求“工作电路”中R1两端的电压?
(4)如果“控制电路”中的线圈阻值=1、=140、=3V,请通过计算分析,照射在光敏电阻上的光强在什么范围内时,磁控开关的磁性弹片相护吸合?
(1)变弱,变弱(2分)(2)5,5(2分)(3)20(1分)(4)由题意可知,要使遥控开关的磁性弹片相护吸合,则控制电路的电流要大于或等于20mA。(1分)由欧姆定律,R总=U/I=3V/0.02A=150可知控制电路的总电阻要小于或等于150。(1分)此时光敏电阻R=R总-R0-RL=150-140-1=9(1分)右图可知,对应的光照强度为2cd。因此,当光照强度大于或等于2cd时,磁控开关的磁性然片相护吸合。(1分)
(1)由图可知:光照强越强时,光敏电阻R的阻值变弱;
故照射在光敏电阻R上的光强变弱时,则光敏电阻R的阻值增大,电路中的总电阻变大;
根据欧姆定律可知,电路中的电流变小;
则磁控开关产生磁性将变弱.
故答案为:变弱;变弱.
(2)当“控制电路”中的电流小于20mA时,控制电路L断开,则工作电路由R1和R2串联组成;
电路中的电流:
I= U/R1+R2 =20V/20Ω=1A;
R1两端的电压:
U1=IR1=1A×5Ω=5V;
R1消耗的电功率为:
P1=I2R1=(1A)2×5Ω=5W.
答:R1两端的电压是5V,消耗的功率为5W.
(3)当“控制电路”中的电流等于30mA时,控制电路L闭合,则工作电路R2短路,工作电路只有R1;
故R1两端电压等于电压电压,即U1=U总=20V.
答:R1两端的电压为20V.
(4)由题意可知,要使遥控开关的磁性弹片相互吸合,则控制电路的电流要大于或等于20mA.
由欧姆定律,R总=U/I=3V/0.02A=150Ω,
可知控制电路的总电阻要小于或等于150Ω.
此时光敏电阻R=R总-R0-RL=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω,
由图可知,对应的光照强度为2cd.
因此,当光照强度大于或等于2cd时,磁控开关的磁性然片相互吸合.