专题4 含有半导体电阻的电磁继电器电路的分析及计算-2023-2024学年九年级物理下册典中点·课时夺冠（苏科版）

苏科版九年级下册 第十六章《电磁转换》 专题4 含有半导体电阻的电磁继电器电路的 分析及计算 【知识梳理】 在学习电磁铁的相关知识时，我们已经知道电磁铁线圈电流越大，电磁铁的磁性越强，对磁性物体的吸引力越大。在电磁继电器电路中，当控制电路中含有半导体电阻（阻值随外界因素影响而变化的各种“敏”电阻）时，控制电路的总电阻将受外界因素影响而变化，进而引起控制电路中电流的变化。当电流达到某一特定值时，电磁铁恰好可以将衔铁吸下，从而改变工作电路的状态。因此，分析此种电路的关键首先就是分清题目信息中哪些是控制电路的，哪些是工作电路的，其次是利用控制电路的电源电压、恰好吸下衔铁的电流、半导体电阻的阻值进行分析和计算。以下通过举例来说明常见问题的分析及计算。 举例：某电梯超载自动报警系统的电路，如图-1所示， 在该控制电路中，电源电压U=12V，R1为滑动变阻器，压敏电阻的阻值R2随压力F大小变化如图-2所示，当压敏电阻受到的压力达到4000N时，电磁铁线圈中的电流为0.1A，此时衔铁被吸下，恰好触发电梯超载报警装置，电梯底架和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。 问题一：该超载自动报警系统是如何工作的？ 如图-2所示，压敏电阻R2随压力F的增大而减小。当电梯中人较少时，电梯底架的压力较小，R阻值较大，控制电路电流小于0.1A，电磁铁磁性较弱，衔铁不会被吸下，衔铁与A触头接触，此时工作电路中的电动机（升降机）工作。 随着电梯内人数增多，电梯底架的压力变大，使得R阻值变小，电流增大，电磁铁磁性增强，当电流增大到0.1A时，衔铁被吸下，衔铁与A触头断开并与B触头接触，此时工作电路中的电铃工作报警。 问题二：恰好触发电梯超载报警装置时，R1的阻值是多少？ 恰好触发电梯超载报警装置时，控制电路的总电阻为 由题目条件可知，当压力为4000N时，衔铁被吸下，结合图-2可知，此时R2=40Ω，进而可知，滑动变阻器R1=R总-R2=120Ω-40Ω=80Ω。 问题三：如果想让电梯在低于4000N的压力下就报警，该怎么调整电路？ 由图-2可知，按照原有条件，压力低于4000N时，R2阻值将大于40Ω，电路总电阻将大于120Ω，电磁铁线圈电流将小于0.1A，在此种情况下，有以下三种调整思路： （1）重新将此时电流调至0.1A，可采取的方法有： ①只调节变阻器：在电源电压不变的前提下，将此时控制电路的总电阻调小至120Ω。因此，R1阻值需适当的减小，由图-1可知，滑动变阻器滑片应向左调节。 ②只调节控制电路电源电压：在电路总电阻不变的前提下，由可知，应适当增大控制电路电源电压。 （2）调整衔铁左端弹簧的拉力：电磁铁线圈中的电流小于0.1A，电磁铁对衔铁的吸引力偏小，无法将衔铁吸下。由杠杆平衡条件可知，可将弹簧的弹力适当减小。因此，可更换另一对衔铁拉力稍小的弹簧。 （3）调整电磁铁的吸引力：电磁铁线圈中的电流小于0.1A，电磁铁对衔铁的吸引力偏小，无法将衔铁吸下。由电磁铁磁性影响因素可知，可通过增加电磁铁线圈匝数来增加电磁铁的吸引力。 【典例分析】 1．如图为一款“智能照明灯”的电路，灯L天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化。以下说法正确的是（　　） A．当光照强度增大时，电压表示数增大 B．R2的阻值随光照强度的增大而增大 C．若将R1换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间 D．当光照强度发生变化时，电压表与电流表示数之比保持不变 2．如图甲所示是一个恒温调奶器的电路图，它具有加热、保温、消毒等功能。已知电磁铁线圈电阻不计。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示：工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[已知]求： （1）衔铁刚跳起时，热敏电阻两端的电压是多少？ （2）工作电路在加热状态下的电功率； （3）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率； （4）若增大R0的阻值，将导致衔铁跳起的水温 （升高/降低/不变）。 【夺冠训练】 一、单选题 1．车间内粉尘过多时，不仅给工人身体造成伤害，还可能有产生爆炸的危险。小明给某车间设计了自动除尘装置，其简化电路图如图所示。空气中尘埃量较少时，光源发出的光大部分照射到光敏电阻R1上，工作电路中绿灯亮；当空气中尘埃量达到一定值时，光源发出的光只有一部分能照射到光敏电阻上，光敏电阻阻值增大，开启自动除尘模式，绿灯不亮，除尘器开始工作。以下说法正确的是（　　） A．除尘器应接在A和C之间 B．车间内粉尘浓度升高时，电磁铁磁性增强 C．为使该电路在粉尘浓度更