Question

如圖(a)所示是某生產流水線上的產品輸送及計數裝置示意圖．其中S為一激光源，R ₁為光敏電阻(有光照射時，阻值較小；無光照射時，阻值較大)，R ₂為定值保護電阻，a、b間接—“示波器”(示波器的接入不影響電路)．光敏電阻兩端的電壓隨時間變化的圖象，可由示波器顯示出來．水平傳送帶勻速前進，每當產品從傳送帶上通過S與R ₁之間時，射向光敏電阻的光線會被產品擋住，示波器顯示的電壓隨時間變化的圖象如圖(b)所示．已知計數器電路的電源電壓恒為6伏，保護電阻R ₂的阻值為20歐．

求：(1)光敏電阻在有光照和光被擋住兩種狀態下的阻值
整條電路在1小時內消耗的電能．

Answer 1

：（1）光敏電阻在有光照和光被擋住兩種狀態下的阻值分別為：20Ω和40Ω
（2）整條電路在1小時內消耗的電能為2.88×103J

（1）由題知，R₁與R₂串連接在6V電源上，
①有光照射時，阻值較小，分壓較小U₁=3V，U₂=U﹣U₁=6V﹣3V=3V；
∵，∴
②無光照射時，阻值較大，分壓較大為U′₁=4V，U′₂=U﹣U′₁=6V﹣4V=2V；
∵，；
（2）由示波器顯示的電壓隨時間變化的圖象可知，電阻較小的時間與電阻較大的時間比為2：1，即工作1小時，電阻較小的時間t=40min=2400s，電阻較大的時間t′=20min=1200s，
∵，
∴W=W+W′=UIt+UI′t′=6V×0.15A×2400s+6V×0.1A×1200s=2.88×10³J
答：（1）光敏電阻在有光照和光被擋住兩種狀態下的阻值分別為：20Ω和40Ω
（2）整條電路在1小時內消耗的電能為2.88×10³J．