Question

4．老啄想對(duì)小區(qū)路燈進(jìn)行自動(dòng)化管理，設(shè)計(jì)電路如圖所示．其中光控開關(guān)的工作原理是：閉合開關(guān)S₁，當(dāng)光照度降低時(shí)，光敏電阻R₂的阻值增大，其兩端電壓也隨之變大，當(dāng)電壓達(dá)到3 伏時(shí)，開關(guān)S₂就自動(dòng)連接ac，使路燈L點(diǎn)亮．反之，當(dāng)光照度增強(qiáng)到一定值時(shí)，開關(guān)S₂就會(huì)自動(dòng)連接ab使路燈L熄滅．求：
（1）路燈L燈絲的電阻為1210歐姆，則該路燈正常工作時(shí)通過的電流是多少安．
（2）光敏電阻R₂的阻值與光照度之間的關(guān)系如表所示．控制電路的電源電壓為4.5伏，當(dāng)光照度為15勒克斯時(shí)，光敏電阻R₂兩端的電壓等于3伏，請(qǐng)計(jì)算定值電阻R₁的阻值．
（3）控制電路中的電池組在使用一段時(shí)間后電壓會(huì)下降，需定期更換，否則會(huì)導(dǎo)致路燈比平常天色更暗些才能點(diǎn)亮．請(qǐng)說明理由．

光照度（勒克斯）	5	10	15	20	25	30
光敏電阻R1阻值（歐）	60	30	20	15	12	10

Answer 1

分析 （1）由I=$\frac{U}{R}$計(jì)算L正常工作的電流；
（2）由表格中數(shù)據(jù)可以知道不同光照下光敏電阻的阻值，已知光敏電阻和兩端電壓，可以得到電路電流；已知電路電流和電源電壓，可以得到總電阻，已知總電阻和光敏電阻阻值，兩者之差就是定值電阻阻值；
（3）電源電壓降低，導(dǎo)致用電器兩端電壓降低，光敏電阻阻值發(fā)生變化，所以對(duì)光的感應(yīng)程度改變．

解答 解：
（1）由圖知，工作電路接通燈泡正常工作電壓為220V，
所以路燈正常工作的電流為：
I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{220V}{1210Ω}$≈0.18A；
（2）由圖知，控制電路中，R₁與R₂串聯(lián)，
查表可知，當(dāng)光照度為15勒克斯時(shí)，光敏電阻R₂的阻值為20Ω，
電路電流為：I=I₁=I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A，
定值電阻兩端電壓為：U₁=U-U₂=4.5V-3V=1.5V
定值電阻阻值為：R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω；
（3）因?yàn)殡姵亟M電壓下降會(huì)導(dǎo)致光敏電阻兩端電壓下降，串聯(lián)電路中R₁阻值不變，要使光敏電阻R₂兩端電壓達(dá)到3伏，光敏電阻R₂的阻值必須增大，所以要在光照度更小時(shí)才能實(shí)現(xiàn)．
故答案為：（1）0.18；（2）10Ω；（3）因?yàn)殡姵亟M電壓下降會(huì)導(dǎo)致光敏電阻兩端電壓下降，串聯(lián)電路中R₁阻值不變，要使光敏電阻R₂兩端電壓達(dá)到3伏，光敏電阻R₂的阻值必須增大，所以要在光照度更小時(shí)才能實(shí)現(xiàn)．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了電功率變形公式的應(yīng)用、歐姆定律的應(yīng)用和光敏電阻在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，體現(xiàn)了物理與社會(huì)生活的密切聯(lián)系．