Question

如图是由“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R、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互吸合．“工作电路”由工作电源U₂（U₂=20V）、发热电阻R₁（R₁=5Ω）和R₂（R₂=15Ω）组成．

求：
（1）当“控制电路”中的电流小于20mA时，“工作电路”中的R₁两端的电压和它消耗的功率是多少？
（2）已知光敏电阻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）之间的变化关系如图所示．如果“控制电路”中的线圈阻值R_L=1Ω、R=140Ω、U₁=3V，那么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互吸合？

Answer

（1）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；再根据欧姆定律求得电路中的总电流，再根据欧姆定律即可求得R1两端的电压；最后根据P=I2R即可求得R1消耗的电功率．
（2）根据电路的电流要大于或等于20mA时，磁控开关的磁性弹片相互吸合；据此根据欧姆定律即可求得总电阻的大小；再根据线圈的阻值和R的阻值即可求得光敏电阻的阻值；最后根据图象中光敏电阻R大小随光照强度的关系即可求得照射在光敏电阻上的光强的范围．
【解析】
（1）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；
由欧姆定律得：I总====1A，
∴R1两端的电压为：U1=I总•R1=1A×5Ω=5V；
P1=U1I总=5V×1A=5W．
答：R1两端的电压为5V，它消耗的功率是5W．
（2）由题意可知，要使磁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，R1总===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-R-RL=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω，由图2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，磁控开关的磁性弹片相互吸合．  
答：照射在光敏电阻上的光强在大于或等于2cd时，磁控开关的磁性弹片相互吸合．