Question

3．如圖所示是小利設(shè)計(jì)的一種空氣開關(guān)原理圖，其中：定值電阻R₁為0.3Ω，可變電阻R₂可調(diào)的電阻范圍為0.1-0.8Ω且只能是0.1Ω整數(shù)倍，電磁鐵M的線圈電阻忽略不計(jì)．當(dāng)通過電磁鐵M電流10A時，會自動切斷電路．
（1）原理是：當(dāng)電路由于短路或超負(fù)荷運(yùn)行而導(dǎo)致電流過大時，電磁鐵磁性增強(qiáng)，銜鐵N被電磁鐵M吸引過去，勻質(zhì)的金屬桿OA在彈簧拉力作用下繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，電路斷開．剛轉(zhuǎn)動時，杠桿OA屬于省力杠桿．
（2）調(diào)試時，將該空氣開關(guān)接在家庭電路中．為了利用一臺額定功率為3200W的空調(diào)和一只額定功率為200W的白熾燈測試該空氣開關(guān)性能（電流略超過限制電流，空氣開關(guān)切斷電路），應(yīng)把可變電阻R₂調(diào)為0.6Ω．

Answer 1

分析 （1）電磁鐵的磁性與電流大小有關(guān)；根據(jù)力臂大小判定杠桿的性質(zhì)；
（2）定值電阻R₁與可變電阻R₂并聯(lián)在電路中；根據(jù)電磁鐵M的電流求出兩端的電壓；利用公式I=$\frac{P}{U}$求出電路的總電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流規(guī)律求出R₂可的電流，根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$求出電阻．

解答 解：（1）當(dāng)發(fā)生短路或電路的總功率過大時，電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)，能將銜鐵吸引過去；杠桿的支點(diǎn)在O點(diǎn)，此時動力臂大于阻力臂，為省力杠桿；
（2）定值電阻R₁與可變電阻R₂并聯(lián)在電路中，電壓相同，則：U'=I_MR₁=10A×0.3Ω=3V；
接入空調(diào)和燈泡后，電路電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{3200W+200W}{220V}$=15.45A；
則通過R₂的電流為：I₂=15.45A-10A=5.45A；
R₂的阻值為：R₂=$\frac{U'}{{I}_{2}}$=$\frac{3V}{5.45A}$=0.55Ω；
由于電流略超過限制電流，空氣開關(guān)切斷電路，故通過電磁鐵的電流應(yīng)大于10A，即R₂的阻值大于0.55Ω，故應(yīng)把可變電阻R₂調(diào)為0.6Ω．
故答案為：（1）電流；增強(qiáng)；省力；（2）0.6．

點(diǎn)評 利用好串聯(lián)并聯(lián)電路的電流規(guī)律和電壓規(guī)律、電功率的計(jì)算公式是解答本題的關(guān)鍵．