Question

(2009·宁夏)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50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA.

(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40W，额定电压36V，符号

保护电阻R₂，符号

电磁开关，符号蓄电池E，电压36V，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200Ω，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：________________________________________________________________________

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③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。

答：________________________________________________________________________

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Answer

(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)电路原理如图所示．

(2)U＝ImaxR＝100×10－3×200V＝20V.

保护电阻R2上的最大电流为100mA，此时其两端电压为16V，则对应的电阻

R2＝Ω＝160Ω.

电路中最小电流为50mA，

线圈两端电压U1＝IminR＝50×10－3×200V＝10V，则

R2上的电压为36V－10V＝26V，R2＝Ω＝520Ω.

故R2的阻值范围为160Ω～520Ω.