Question

为保证江阴长江大桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”．检测时，当车辆重量小于1×10⁵N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于1×10⁵N时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行．系统中的电路元件如图（甲）所示，其中压敏电阻R_x在检测时承受车辆的全部重量，它的阻值随所受压力F变化的图象如图（乙）所示；R₀为定值电阻；电磁继电器线圈的阻值为20Ω，当流过线圈的电流大于等于30mA时，通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果，衔铁被吸下，动触点P和静触点M断开并和静触点N接通；电池组的电压为6V；绿灯、红灯的正常工作电压均为220V．

（1）请在图（甲）中用笔画线代替导线完成电路连接．
（2）定值电阻R₀的阻值是多大？（要求有计算过程）
（3）运行一段时间后发现大桥依然破坏严重，于是管理部门作出当车辆重量小于8×10⁴N才可以通行的规定．请你结合电路提出一种可行的调节方法．（压敏电阻不可以更换）

Answer 1

解：（1）用导线将左侧电源、压敏电阻、定值电阻和电磁继电器顺次连接起来；使电磁继电器的静触点P与电源相连，动触点M和N分别与绿灯和红灯的一个接线柱相连，红灯和绿灯另外一个接线柱分别与电源相连．如图所示：

（2）从图象乙中可以看出，当压力为1×10⁵N时，压敏电阻的阻值为100Ω；
电路中的总电阻为：R===200Ω，
故R₀=R-R_r-R_线=200Ω-100Ω-20Ω=80Ω．
（3）从图象可知，当大桥允许通过车辆的重量为小于8×10⁴N时，压敏电阻的阻值变大，电路中的电流变小，
要使电磁继电器正常工作，即流过线圈的电流大于等于30mA，则可以通过减小R₀（或者减小电磁继电器线圈的阻值）、增大电源电压、把弹簧弹性变弱一些等．
故答案为：（1）如上图所示；（2）80；（3）减小R₀（或者减小电磁继电器线圈的阻值） 增大电源电压 把弹簧弹性变弱一些等．
分析：（1）解决此题要知道电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应；当电流超过一定的数值，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当电流小于一定值时，电磁的吸力变弱，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合；这样吸合、释放，从而达到了，改变工作电路的目的．
（2）从图象是读出当压力为1×10⁵N时，压敏电阻的阻值；然后利用欧姆定律的变形公式计算出电路的总电阻，再根据串联电路总电阻与分电阻的关系计算出定值电阻的阻值．
（3）从图象可知，压敏电阻的阻值随压力的变小而变大；当允许通过大桥的压力变小时，电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知电路中的电流变小，要使电磁继电器正常工作，此时应提高电路中的电流，据此提出调节方法．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的计算及应用，还涉及了实物图的连接，关键是明白电磁继电器的工作原理，综合性强，难度较大．