现实自动控制电阻类型分析之光敏电阻.docx

现实自动控制电阻类型分析之光敏电阻光敏电阻器又称光导管特性是在特定光的照射下其阻值迅速减小可用于检测可见光。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器它对光线十分敏感它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。它在无光照射时呈高阻状态；当有光照射时其电阻值迅速减小。如声控灯中采用了光敏电阻器作为白天控制灯光的装置。通常情况下光敏电阻器都制成薄片结构以便吸收更多的光能。例1.在昼夜明灯的地下停车场驾驶员根据车位入口上方的红绿灯入停。图1是小吴设计的自动控制电路图将光控开关（遮光时开关闭合）装在每个车位地面中央红绿灯装在车位入口上方。当车位未停车时绿灯亮当车位已停车时红灯亮则图中L1、L2（）。A.都是红灯B.都是绿灯C.L1是红灯L2是绿灯D.L1是绿灯L2是红灯【解析】本题旨在考查电磁铁的工作过程的知识考查同学们对电磁铁原理的理解。根据光控开关的作用分析左侧控制电路的通断再分析两灯的工作状态即可解题。由题意可知当车位已停车时光控开关被遮光而闭合由图1可知此时左侧控制电路连通电磁继电器中的电磁铁产生磁性吸下衔铁L2灯泡电路被接通所以L2为红灯；当车位未停车时光控开关有光照而断开电磁铁中无磁性弹簧将衔铁拉起L1电路接通而发光所以L1为绿灯。故答案为D。【点拨】本题考查电磁继电器的应用但理解光控开关遮光时开关闭合未遮光开关断开是解题的关键。例2.为倡导节能环保某科研机构设计了新型路灯工作原理如下图所示。控制电路中R2为半导体硅制成的光敏电阻R2阻值随光强（国际单位坎德拉符号：cd）变化的规律如表1所示。工作电路中开关S2的状态由R2两端的电压决定：光照足够强时R2两端的电压很小开关S2与b点接触处于断开状态路灯L关闭；当光强降为20cd时R2两端的电压刚好升至2V。开关S2与c点接触电路接通路灯L正常工作。已知控制电路和工作电路中电源电压分别为6V和220V路灯L正常工作时电流为1A。求：（1）若路灯L每天正常工作8小时其消耗的电能；（2）工作电路刚好接通时R1接入电路的阻值；（3）保持R1接入电路的阻值不变当R2两端的电压为1V时R2的阻值是多大？分析表格中光强与电阻数据的规律确定此时光强是多大；（4）为了节约能源使路灯更晚一些打开应怎样调节R1。【解析】（1）由于工作电路图中只有路灯L已知电源电压、路灯L正常工作电流和工作时间由W=UIt计算其消耗电能。由题路灯两端电压U=220V正常工作电流1A所以正常工作8小时消耗的电能：W=UIt=220V×1A×8×3600s=6.336×106J；（2）控制电路图中R1与R2串联工作电路接通时R2电压为2V由表格数据知此时R2的电阻大小再由欧姆定律计算电路中电流。当光强度为20cd时R2两端的电压刚好升至2V再关S2与c点接触电路接通路灯L正常工作。由表格数据可知当光照强度为20cd时R2的阻值为10Ω又因为用控制电路中R1与R2串联所以I1=I2=[U2R2]=[2V10Ω]=0.2AU1=U′-U2=6V-2V=4V所以R1=[U1I1]=[4V0.2A]=20Ω；（3）保持R1接入电路的阻值不变当R2两端的电压为1V时根据串联电路特点根据欧姆定律计算出电路中电流从而求得R2的阻值。U1′=U′-U2′=6V-1V=5V所以I2′=I1′=[U1′R1]=[5V20Ω]=0.25AR2的阻值：R2=[U2′I2′]=[1V0.25A]=4Ω；由表格数据可知R2的电阻与光强成反比由表格第一次电阻40Ω时光强为5cd则电阻为4Ω时光强为50cd；（4）使路灯L要晚一些灯打开即光强变小R2阻值变大为使其电压仍为2V时接通工作电路根据串联电路的分压原理R1的阻值应适当调大。【答案】（1）若路灯L每天正常工作8小时其消耗的电能为6.336×106J；（2）工作电路刚好接通时R1接入电路的阻值20Ω；（3）保持R1接入电路的阻值不变当R2两端的电压为1V时R2的阻值是4Ω此时光强是50cd；（4）为了节约能源使路灯L要晚一些打开R1的阻值应适当调大。【点拨】本题考查了电能、电阻的计算要明确题意正确分析工作电路和控制电路的电路结构关键是从表格找到在不同光强R2电阻值。