Question

（2011·南京）小明根據(jù)所學(xué)的電學(xué)知識(shí)，想設(shè)計(jì)一個(gè)汽車超載自動(dòng)報(bào)警電路．他查閱了相關(guān)資料了解到壓敏電阻是阻值隨壓力變化而變化的元件，并了解到壓敏電阻在生活中的一種應(yīng)用——壓力傳感器．壓力傳感器受到的壓力越大，輸出的電壓就越大，用它可以稱量汽車的重．某壓力傳感器輸出電壓與壓力的關(guān)系如下表：

小明利用該壓力傳感器和電阻箱R＇(最大電阻999.9Ω)及部分其它器材設(shè)計(jì)了圖甲所示的電路，閉合開關(guān)S，當(dāng)線圈中電流大于或等于20mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合．已知繼電器線圈的電阻為25Ω，繼電器電路的電源電壓由傳感器的輸出電壓U提供．(假設(shè)U不受繼電器電路影響)

(1)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D乙給定的坐標(biāo)系中描繪出壓力傳感器的輸出電壓隨壓力變化的圖像；
(2)當(dāng)壓力增加到一定程度時(shí)，電鈴報(bào)警，說明汽車超載，則圖甲中電鈴應(yīng)接在    (選填“A、B”或“C、D”)兩端；
(3)小明希望壓力大于或等于2.4×10⁵N時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，則電阻箱R＇的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到多大?
(4)要使該裝置報(bào)警，汽車的最小重力為多少?

Answer 1

(1)圖 略（2）CD（3）R＇=75Ω。（4）汽車的最小重力為0.6×10⁵N。

（1）橫坐標(biāo)表示壓力，縱坐標(biāo)表示輸出電壓，對(duì)應(yīng)表中數(shù)據(jù)，繪制圖象如下：

（2）當(dāng)壓力增大到一定程度時(shí)，壓力傳感器輸出電壓達(dá)到一定數(shù)值，線圈中電流大于或等于20mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合，C、D間的電路就會(huì)被接通，因此電鈴應(yīng)接在C、D之間；
答：圖甲中的電鈴應(yīng)接在C、D之間．
（3）由圖象可知，當(dāng)壓力為2.4×10⁵N時(shí)，輸出電壓U=2V，使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，
∴此時(shí)電路的總電阻R_總===100Ω
又∵繼電器線圈的電阻R_線=25Ω
∴電阻箱接入電路的阻值R′=R_總﹣R_線=100Ω﹣25Ω=75Ω
答：電阻箱R’的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到75Ω．
（4）∵使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，繼電器線圈的電阻R_線=25Ω
∴要使該裝置報(bào)警，壓力傳感器輸出的電壓最小值為
U_最小=IR_線=0.02A×25Ω=0.5V
由圖象可知，輸出電壓為0.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的壓力為6×10⁴N．
答：汽車的最小重力為6×10⁴N．
需注意兩點(diǎn)：
（1）壓力傳感器的本質(zhì)是可變電源，線圈和電阻箱串聯(lián)，通過的電流相等；
（2）電路中達(dá)到電磁繼電器閉合的電流時(shí)，電磁鐵才把銜鐵吸下，發(fā)出超重報(bào)警信號(hào)，重點(diǎn)是電磁繼電器的工作原理