如图所示是某压力测力计的电路原理示意图.图中电源电压为7.5V并保持不变;定值电阻Ro的规格是“400Ω 15mA”,起保护电路的作用;G是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器(电阻忽略不计);R是一种新型电子元件,在压力不超过600N的前提下,其阻值随压力大小的变化规律如表格中数据所示.
压力F/N | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | … |
电阻R/Ω | 300 | 280 | 260 | 240 | 220 | 200 | 180 | … |
(1)R0上允许消耗的最大功率是多少?
(2)分析表格数据可知:电子元件的阻值R随压力F变化的关系式是______.
(3)该测力计的量程是多少?
(4)若要增大该测力计的量程,请说出两种改进方法.
解析:
(1)R0允许消耗的最大功率为:
P0max=I20maxR0=(15×10-3A)2×400Ω=0.09W
(2)从表格中可以发现其电阻与压力之间的关系为线性函数的关系。故可假设其函数关系为:
R=aF+b
代入表格中的数据,不难得出:
a=-0.4Ω/N
b=300Ω
故其函数关系式为:
R=300Ω-0.4Ω/N×F
(3)当电路中的电流为15mA时,电路中的总电阻是:
R总= | U | = | 7.5V | =500Ω |
I | 15×10-3A |
压敏电阻的大小为:
R=R总-R0=500Ω-400Ω=100Ω
将其代入以上函数关系式解得:
F=500N<600N
(4)方法一:减小电源电压。使压敏电阻R减小时,电流增加较小;方法二:增加R0阻值。这样电阻R减小同样大小时,电流增加相对较小。
答案:
(1)0.09W (2)R=300Ω-0.4Ω/N×F (3)500N (4)一、减小电源电压;二、增大电阻R0的阻值。
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