例談身邊的電路

隨著科技的發展，電已經走進我們生活的方方面面，極大便利了我們的生活。下面舉例介紹我們身邊的電路。

例1 共享電動助力單車極大方便了人們的出行。如圖1為某品牌電動助力單車，使用前先搖晃車把檢查電量，此時開關S1閉合，只有電量指示燈L1亮起；確認電量充足后掃碼開鎖，此時開關S2閉合，日間行車燈L2亮起，電動機M啟動，且日間行車燈L2損壞時電動機M可正常工作；助力單車在規定區域內時，開關S3始終處于閉合狀態，如果駛離規定區域，開關S3自動斷開，電動機M、行車燈L2均無法工作，指示燈L1可正常工作。下列電路設計符合要求的是（ ）。

解析：S1閉合時，只有L1亮起，說明S1與L1串聯接入電源兩端；開鎖時S2閉合，L2亮起，M啟動，且L2損壞時M可正常工作，說明L2與M并聯，S2位于L2與M并聯電路的干路上；在規定區域內，S3始終處于閉合狀態，駛離規定區域，S3自動斷開，M、L2均無法工作，L1可正常工作，說明S3位于L2與M并聯電路的干路上。

答案：B

例2 小海對壓敏電阻的特性很感興趣，他在老師的協助下制作了一個簡易電子秤，如圖2，圖甲為設計原理圖。電源電壓保持不變，R0為定值電阻，Rx為壓敏電阻，重量指示表由一只量程為0 ～ 0.6 A的電流表改裝而成，放在Rx上的是輕質絕緣托盤，Rx的阻值與壓力的關系如圖乙所示。請完成下列問題。

（1）由圖乙可知，壓敏電阻Rx的阻值隨著壓力F的增大而 。

（2）閉合開關S后，在托盤中放置重為2 N的物體時，電流表示數為0.24 A；放置重為4 N的物體時，電流表示數為0.6 A。定值電阻R0為多大？

（3）在托盤中放置一個蘋果，電流表指針指在滿刻度的[14]位置，此蘋果的重力為多大？

（4）在調試過程中，發現此電子秤的量程較小，想要增大電子秤的量程，請你用學過的物理知識，在不改變原電路及元件的基礎上，設計一個增大量程的簡要方案。（可用簡要文字、表達式、示意圖進行說明）

解析：（1）結合圖像可知：Rx隨壓力的增大而減小。

（2）開關S閉合時，電路為串聯電路，電流表測電路電流。由圖乙可知放置的物體重為2 N時，Rx = 90 Ω，此時總電阻為R = Rx + R0 = 90 Ω + R0，則可得電源電壓為U = I1R = 0.24 A × （90 Ω + R0）……①，同理可得，物體重為4 N時，電源電壓為U = I2R' = 0.6 A × （30 Ω + R0）……②，電源電壓始終不變，即① = ②，解得R0 = 10 Ω，U = 24 V。

（3）依據電流表指針位置，得電流大小為I' = 0.15 A，根據歐姆定律變形式可得總電阻R總 = [UI'] = [24 V0.15 A] = 160 Ω，再由串聯電路電阻規律可得壓敏電阻[Rx]['] = R總 - R0 = 160 Ω - 10 Ω = 150 Ω，由圖乙可知此時壓力大小為1 N，而壓力大小等于重力，故蘋果重力為1 N。

（4）電子秤的量程增大，則壓敏電阻Rx受到的壓力變大，壓敏電阻Rx的阻值變小，則電路的總電阻變小，由歐姆定律得，電路電流變大，則應將電流表的量程改為大量程。

例3 如圖3，圖甲是一種汽車尾氣排放檢測電路。當尾氣濃度高于某一設定值時，電鈴報警。氣敏電阻R1的阻值與尾氣濃度之間的關系如圖乙所示，下列分析正確的是（ ）。

A. 電磁鐵通電后，線圈上端為S極

B. R1的阻值隨尾氣濃度的增大而增大

C. 檢測時保持R2滑片位置不變，當尾氣濃度變大時，R1兩端電壓變大

D. 為使尾氣濃度更低時報警，應將R2滑片適當上移

解析：根據安培定則可知，電磁鐵通電后，上端為S極，故A正確；

由圖乙可知，R1的阻值隨尾氣濃度的增大而減小，故B錯誤；

由圖甲可知，R1與R2串聯，又因為R1的阻值隨尾氣濃度的增大而減小，所以，由串聯分壓原理可知，當尾氣濃度變大時，R1兩端電壓變小，故C錯誤；

若檢測電路在尾氣濃度更低時報警，此時氣敏電阻R1的阻值增大，其分得的電壓也增大，則滑動變阻器R2所分電壓減小，故應減小滑動變阻器的阻值，將R2滑片向上調節，故D正確。

答案：AD

拓展訓練

如圖4，某款恒溫箱的簡化電路如圖甲所示，控制電路中電源電壓為36 V且保持不變，電磁鐵線圈電阻為50 Ω，R為熱敏電阻（置于恒溫箱內），其阻值隨溫度變化的關系如圖乙所示，工作電路中的加熱器（圖中未畫出）正常工作時的電阻為44 Ω。求：

（1）加熱器應接在圖甲中 （填“ab”或“cd”）之間，控制電路中電磁鐵的上端為 極。

（2）加熱器正常工作6 s產生的熱量是多少？

（3）控制電路的電流減小到0.036 A時，銜鐵會被釋放。則當調節R' = 50 Ω時，恒溫箱內設定的最低溫度為多少攝氏度？

（4）若使恒溫箱內設定的最低溫度提高一些，可將R'的滑片向 滑動一點。

答案：（1）ab N （2）6600 J （3）50 ℃ （4）右

（作者單位：江蘇省阜寧縣明達初級中學）