2.
在跨学科实践课上,科创小组开展了“探究光敏电阻阻值与光照关系”的主题活动。
【项目准备】
可供选择的器材有光敏电阻(阻值约为3000Ω)、小灯泡(2.5V 0.3A)、发光二极管、开关各一个,干电池两节,导线若干。
【项目实施】
(1)设计电路
小明设计如图甲所示电路。将光敏电阻与小灯泡串联,可以通过小灯泡的亮暗来判断。当照射到光敏电阻上的光变强时,光敏电阻的阻值是变大,还是变小。但小明根据电路图甲连接好电路,闭合开关,小灯泡不亮;经检查,实验器材和连接都完好,你认为小灯泡不亮的原因可能是;
(2)优化电路
小明找出原因后,将电路图改进优化后如图乙所示,a、b之间为电源。连接电路,闭合开关,二极管发光,则电源正极为(选填“a”或“b”)端。若发光二极管在安全的电流范围内,电流越大,亮度越高;当用手遮住光敏电阻时,发光二极管变暗;拿开遮住光敏电阻的手时,发光二极管又变亮,由此可见:此光敏电阻的阻值随光照强度的增大而(选填“变大”或“变小”);
【项目拓展】
小华通过上网查询。发现光敏电阻在生活、生产中有很多应用,如图所示是一款家用烟雾报警器及其简化原理图。烟雾报警器有一个外部光线无法进入的烟室,其中装有激光发射器和带有光敏电阻的电路,电路中电源电压不变,为定值电阻,R为光敏电阻。发光强度的单位为坎德拉,符号为cd,当激光发射器的发光强度为3cd时,光敏电阻的阻值为30Ω;当激光发射器的发光强度为5cd时,光敏电阻的阻值为20Ω。当烟雾进入烟室后,激光被烟雾遮挡,使得射向光敏电阻的光照强度减小,当烟雾浓度大于或等于某一值,电路中电流小于或等于200mA,烟雾报警器报警。
(3)在某次测试中,当激光发射器的发光强度调为3cd时,测试电压表示数为9V;当把发光强度升为5cd时,测试电压表示数为8V,则电源电压是多少?
(4)由于长时间工作,导致电源电压降低了1V。烟雾报警器在烟雾浓度较小时误报警。在不更换此电源的情况下,要使报警器在原烟雾浓度范围内正常报警,可以通过改变的阻值来实现。求更换后的阻值与原阻值相比变化了多少?