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考考你的设计能力

查字典物理网 2012-12-29

中考试卷中涉及到电磁继电器的问题一般难度不大，多与实际相联系，考查学生分析与设计电路的能力。利用电磁继电器可以实现自动控制，其工作原理一般是：

1．电磁铁有磁性时，工作电路断开或闭合；

2．电磁铁磁性增强时，工作电路断开或闭合。

题1电路中的电流过大时，会造成电路烧坏，引起火灾等事故。为了避免出现电流过大时造成危害，小明和小丽决定用学过的电磁继电器的知识设计一个电路。

（1）下图所示是小明设计的一个限流装置的示意图。图中P是电磁铁，S是闸刀开关，Q是衔铁，可绕O轴转动。请你帮他表述一下当电流过大时，它是怎样自动切断电路的?___________________________。

（2）下图所示为小丽设计的电路。请你也帮助她来分析一下这个电路为什么会在电路过大时切断电路？____________。

（3）比较两种设计方案的优缺点，并说明理由。

解析：（1）当电路中的电流不超过规定值时，电磁铁的磁性不足以吸引衔铁，开关S闭合，系统正常运转；当电路中流过大时，电磁铁的磁性增强到能将衔铁吸引过来，弹簧将闸刀拉起，切断电路，保证安全。

（2）电磁铁磁性的强弱与电流大小有关，当电路中电流不超过正常值时，电磁铁的磁性不足以将衔铁吸下，电路是通路；当电路中电流过大时而超过正常值时，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，从而将电路断开，起到保护电路的作用。设计的思路符合要求。

（3）根据设计思路，两种方案均可达到要求，但是两种方案还是有优劣之分的：小明所设计的电路断开后，不能自动恢复；小丽所设计的电路断开后，如果电路的故障排除或消失时，电路可以自动恢复为原来的通路。从这一角度来看，小丽所设计的方案更好一些。

题2晓丽有写日记的好习惯，经常将心中的一些想法记下来，有些想法她不希望让别人看到，因此，她想在放日记本的小箱上安装一个密码锁，以保住日记中的小秘密，现在，给你电池、导线、铁芯、漆包线、小红灯泡、铜片、铁钉、三个单刀双掷开关，请你帮她设计出这一装置。要求：（1）密码必须是3个数字组成，至少可以设置8个不同的密码号。（2）当按照密码接通电路时，锁钩脱离，同时红灯亮，说明密码正确，可以打开小箱了。请画出装置图，写出设计的密码号，并简单介绍工作过程。

解析：如下图，把三个单刀双掷开关串联起来，每个开关的动触点与左触点接通时记为1、与右触点接通时记为2，这样三个开关的接触状态就构成了三位二进制数，共有8个数字：111、112、121、122、211、212、221、222，图中当三个开关的接触状态为222时电路是导通的. 工作过程：按下密码号222，接通工作电路，电磁铁产生磁性，吸引铜片下的铁钉，横向铁钉脱离锁钩，同时接通指示灯电路，红灯发光，小箱可以被打开。

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