李同合

（河北省衡水市體育學(xué)校，河北 衡水 053000）

電磁鐵的優(yōu)點在于能通過電流的有無來控制磁性的有無，能通過改變電流方向改變磁場的方向，能控制電流的大小來控制磁性的強弱.因此，由電磁鐵制成的電磁繼電器在生產(chǎn)和生活中就具有了很多應(yīng)用.

1 電磁繼電器與光敏電阻的組合設(shè)計

例1.白天光照強，要防止太陽光直曬進房內(nèi)，同時房間要透光，因此要用薄型的窗簾；傍晚太陽下山后，為了保暖和保護私密性，窗簾可以換成厚絨的.如果家里有人，可以根據(jù)光照來選擇使用不同的窗簾.如果家里沒人呢？該怎么實現(xiàn)這樣的想法呢？

圖1

解析：在學(xué)習(xí)了電磁鐵知識后，我們可以利用電磁鐵把房間的窗簾改成自動開啟、閉合式的來實現(xiàn)這個目的.為了能根據(jù)不同的光照程度選擇不同的窗簾，控制電磁繼電器的開關(guān)應(yīng)選用對光線敏感的光敏元件.白天光照強，照射在光敏電阻上，電阻很小；傍晚光線暗淡，其電阻極大.電磁繼電器由它控制通、斷電，進而控制厚、薄窗簾的開啟與閉合.需要的器材有：光敏控制元件一只，低壓電源一個，電磁繼電器一個，電動機兩只，導(dǎo)線若干.設(shè)計的電路原理圖如圖1所示，下面的電動機控制薄窗簾.

2 電磁繼電器與熱敏電阻的組合設(shè)計

例2.圖2甲是某學(xué)生為學(xué)校辦公樓空調(diào)設(shè)計的自動控制裝置，R是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化關(guān)系如表1所示.已知繼電器的線圈電阻R0＝10Ω，左邊電源電壓為6V恒定不變.電流表0～30mA量程接入電路，圖2乙是電流表表盤.當繼電器線圈中的電流大于或等于15mA時，繼電器的銜鐵被吸合，右邊空調(diào)電路正常工作.

圖2

（1）請說明該自動控制裝置的工作過程.

（2）該同學(xué)將電流表改成了溫度表，通過計算并標出表盤上25℃的位置.

（3）為了節(jié)省電能，使溫度達到30℃時空調(diào)才能啟動制冷，電路中要串聯(lián)多大電阻？

（4）為了給空調(diào)設(shè)定不同的啟動溫度，請你提出一種可行的、調(diào)節(jié)方便的措施.（改變電阻除外）

表1

解析：（1）由熱敏電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系可以看出，當溫度升高時，電阻值減小，電路中電流增大，電磁鐵磁性增強，當繼電器線圈中的電流大于或等于15mA時，繼電器的銜鐵被吸合，空調(diào)電路正常工作.當溫度下降時，熱敏電阻阻值增大，電路中電流減小，磁性減弱，減小到一定值時，放開銜鐵，使空調(diào)電路斷開.這樣就實現(xiàn)了自動控制.

（2）從表1中可以看出，當溫度達到25℃時，電阻R＝390Ω，則電路中電流在圖（乙）表盤上15mA處標出25℃.

（3）溫度達到30℃時，電阻R＝360Ω，電路中要串聯(lián)的電阻R1＝400Ω－360Ω－10Ω＝30Ω.

（4）可以將電源改為可調(diào)壓電源，這樣也能方便地給空調(diào)設(shè)定不同的啟動溫度.

3 電磁鐵與電磁鐵的組合設(shè)計

例3.某中學(xué)九（6）班雄鷹隊（1隊）和猛虎隊（2隊）之間將開展物理應(yīng)用知識搶答競賽，班內(nèi)科技興趣小組為此制作了一新型搶答器，電路原理圖如圖3所示.圖中A1、A2是電磁鐵，B1、B2是銜鐵，C1、C2是彈簧，P、Q 是動觸點，E、F、M、N 是靜觸點.

圖3

（1）若雄鷹隊（1隊）搶先于猛虎隊（2隊）閉合開關(guān)S1，請分析電路的工作過程并判斷L1、L2的亮暗情況.

（2）若雄鷹隊（1隊）和猛虎隊（2隊）同時閉合各自的開關(guān)S1和S2，請分析電路的工作過程并判斷L1、L2的亮暗情況.

解析：（1）雄鷹隊（1隊）搶先閉合開關(guān)S1，就有電流通過電磁鐵A1的線圈產(chǎn)生磁場，從而對銜鐵B1產(chǎn)生引力，動觸點P和靜觸點F接觸，燈L1所在電路接通，燈L1發(fā)光；對應(yīng)可以分析出L2不發(fā)光.

（2）若兩隊同時閉合各自的開關(guān)S1和S2，各自的工作電路同時接通，兩燈同時發(fā)光；在兩燈同時發(fā)光時，各自的工作電路又同時斷開，兩燈又同時熄滅.以上過程循環(huán)往復(fù)，兩燈亮、暗閃爍不息. （收稿日期：2011－10－10）