例談身邊的電路

隨著科技的發(fā)展，電已經(jīng)走進(jìn)我們生活的方方面面，極大便利了我們的生活。下面舉例介紹我們身邊的電路。

例1 共享電動助力單車極大方便了人們的出行。如圖1為某品牌電動助力單車，使用前先搖晃車把檢查電量，此時(shí)開關(guān)S1閉合，只有電量指示燈L1亮起；確認(rèn)電量充足后掃碼開鎖，此時(shí)開關(guān)S2閉合，日間行車燈L2亮起，電動機(jī)M啟動，且日間行車燈L2損壞時(shí)電動機(jī)M可正常工作；助力單車在規(guī)定區(qū)域內(nèi)時(shí)，開關(guān)S3始終處于閉合狀態(tài)，如果駛離規(guī)定區(qū)域，開關(guān)S3自動斷開，電動機(jī)M、行車燈L2均無法工作，指示燈L1可正常工作。下列電路設(shè)計(jì)符合要求的是（ ）。

解析：S1閉合時(shí)，只有L1亮起，說明S1與L1串聯(lián)接入電源兩端；開鎖時(shí)S2閉合，L2亮起，M啟動，且L2損壞時(shí)M可正常工作，說明L2與M并聯(lián)，S2位于L2與M并聯(lián)電路的干路上；在規(guī)定區(qū)域內(nèi)，S3始終處于閉合狀態(tài)，駛離規(guī)定區(qū)域，S3自動斷開，M、L2均無法工作，L1可正常工作，說明S3位于L2與M并聯(lián)電路的干路上。

答案：B

例2 小海對壓敏電阻的特性很感興趣，他在老師的協(xié)助下制作了一個(gè)簡易電子秤，如圖2，圖甲為設(shè)計(jì)原理圖。電源電壓保持不變，R0為定值電阻，Rx為壓敏電阻，重量指示表由一只量程為0 ～ 0.6 A的電流表改裝而成，放在Rx上的是輕質(zhì)絕緣托盤，Rx的阻值與壓力的關(guān)系如圖乙所示。請完成下列問題。

（1）由圖乙可知，壓敏電阻Rx的阻值隨著壓力F的增大而 。

（2）閉合開關(guān)S后，在托盤中放置重為2 N的物體時(shí)，電流表示數(shù)為0.24 A；放置重為4 N的物體時(shí)，電流表示數(shù)為0.6 A。定值電阻R0為多大？

（3）在托盤中放置一個(gè)蘋果，電流表指針指在滿刻度的[14]位置，此蘋果的重力為多大？

（4）在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)此電子秤的量程較小，想要增大電子秤的量程，請你用學(xué)過的物理知識，在不改變原電路及元件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)增大量程的簡要方案。（可用簡要文字、表達(dá)式、示意圖進(jìn)行說明）

解析：（1）結(jié)合圖像可知：Rx隨壓力的增大而減小。

（2）開關(guān)S閉合時(shí)，電路為串聯(lián)電路，電流表測電路電流。由圖乙可知放置的物體重為2 N時(shí)，Rx = 90 Ω，此時(shí)總電阻為R = Rx + R0 = 90 Ω + R0，則可得電源電壓為U = I1R = 0.24 A × （90 Ω + R0）……①，同理可得，物體重為4 N時(shí)，電源電壓為U = I2R' = 0.6 A × （30 Ω + R0）……②，電源電壓始終不變，即① = ②，解得R0 = 10 Ω，U = 24 V。

（3）依據(jù)電流表指針位置，得電流大小為I' = 0.15 A，根據(jù)歐姆定律變形式可得總電阻R總 = [UI'] = [24 V0.15 A] = 160 Ω，再由串聯(lián)電路電阻規(guī)律可得壓敏電阻[Rx]['] = R總 - R0 = 160 Ω - 10 Ω = 150 Ω，由圖乙可知此時(shí)壓力大小為1 N，而壓力大小等于重力，故蘋果重力為1 N。

（4）電子秤的量程增大，則壓敏電阻Rx受到的壓力變大，壓敏電阻Rx的阻值變小，則電路的總電阻變小，由歐姆定律得，電路電流變大，則應(yīng)將電流表的量程改為大量程。

例3 如圖3，圖甲是一種汽車尾氣排放檢測電路。當(dāng)尾氣濃度高于某一設(shè)定值時(shí)，電鈴報(bào)警。氣敏電阻R1的阻值與尾氣濃度之間的關(guān)系如圖乙所示，下列分析正確的是（ ）。

A. 電磁鐵通電后，線圈上端為S極

B. R1的阻值隨尾氣濃度的增大而增大

C. 檢測時(shí)保持R2滑片位置不變，當(dāng)尾氣濃度變大時(shí)，R1兩端電壓變大

D. 為使尾氣濃度更低時(shí)報(bào)警，應(yīng)將R2滑片適當(dāng)上移

解析：根據(jù)安培定則可知，電磁鐵通電后，上端為S極，故A正確；

由圖乙可知，R1的阻值隨尾氣濃度的增大而減小，故B錯(cuò)誤；

由圖甲可知，R1與R2串聯(lián)，又因?yàn)镽1的阻值隨尾氣濃度的增大而減小，所以，由串聯(lián)分壓原理可知，當(dāng)尾氣濃度變大時(shí)，R1兩端電壓變小，故C錯(cuò)誤；

若檢測電路在尾氣濃度更低時(shí)報(bào)警，此時(shí)氣敏電阻R1的阻值增大，其分得的電壓也增大，則滑動變阻器R2所分電壓減小，故應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，將R2滑片向上調(diào)節(jié)，故D正確。

答案：AD

拓展訓(xùn)練

如圖4，某款恒溫箱的簡化電路如圖甲所示，控制電路中電源電壓為36 V且保持不變，電磁鐵線圈電阻為50 Ω，R為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），其阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，工作電路中的加熱器（圖中未畫出）正常工作時(shí)的電阻為44 Ω。求：

（1）加熱器應(yīng)接在圖甲中 （填“ab”或“cd”）之間，控制電路中電磁鐵的上端為 極。

（2）加熱器正常工作6 s產(chǎn)生的熱量是多少？

（3）控制電路的電流減小到0.036 A時(shí)，銜鐵會被釋放。則當(dāng)調(diào)節(jié)R' = 50 Ω時(shí)，恒溫箱內(nèi)設(shè)定的最低溫度為多少攝氏度？

（4）若使恒溫箱內(nèi)設(shè)定的最低溫度提高一些，可將R'的滑片向 滑動一點(diǎn)。

答案：（1）ab N （2）6600 J （3）50 ℃ （4）右

（作者單位：江蘇省阜寧縣明達(dá)初級中學(xué)）