Question

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，符合
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：______
③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．
答：______．

Answer

（1）根据光敏电阻的阻值与照射光的强弱的关系，将光敏电阻与保护电阻R2与电磁开关1、2间、电源串联，起控制作用；将灯泡L与电源、电磁开关3、4间串联．
（2）①已知励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA和电阻为200Ω，由欧姆定律求出最大电压；已知励磁线圈中电流大于50mA时电磁铁吸合铁片，最大电流为100mA，则励磁线圈电流范围为50mA-100mA，根据欧姆定律求解保护电阻R2的阻值范围．
②根据安全的需要，可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实例比如电磁起重机等等．
【解析】
（1）电路原理如图所示．

（2）①已知励磁线圈中允许通过的最大电流为Im=100mA，电阻为R=200Ω，由欧姆定律得：最大电压为Um=ImR=20V．
由题得知，励磁线圈电流范围为50mA-100mA，根据欧姆定律得
保护电阻R2的最大值为Rmax===520Ω，最小值为Rmin===160Ω
故保护电阻R2的阻值范围为160～520Ω．
②由题应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电磁铁应用的例子比如电磁起重机．
故答案为：
（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