2017-2018學(xué)年高中物理 第三章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-2

《2017-2018學(xué)年高中物理 第三章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第三章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-2（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第四節(jié)　用傳感器制作自控裝置 *第五節(jié)　用傳感器測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解晶閘管的工作特點(diǎn)，利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置． 2．通過(guò)利用傳感器制作自動(dòng)控制裝置的過(guò)程，培養(yǎng)動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力． 3．知道利用傳感器測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的原理． 4．體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛和成功的喜悅，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神. 應(yīng)用光敏電阻制作光控自動(dòng)照明燈電路 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解與傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識(shí)，練習(xí)用傳感器制作自動(dòng)控制裝置． 2．實(shí)驗(yàn)器材 二極管VD、晶閘管Vs、光敏電阻RG、定值電阻R(7.5 MΩ)、燈泡L、多用電表、導(dǎo)線． 3

2、．實(shí)驗(yàn)原理 由晶閘管Vs與電燈L構(gòu)成主回路，控制回路由R與RG組成的分壓器及二極管VD構(gòu)成，如圖3-4-1所示． 圖3-4-1 (1)當(dāng)白天自然光線較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻呈低電阻，與R分壓后使晶閘管Vs的門電極處于低電平，Vs關(guān)斷． (2)當(dāng)夜幕降臨時(shí)，照在RG上的自然光線減弱，RG呈高阻，使Vs的門電極處于高電平，Vs獲得正向觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，燈L亮． (3)改變R的阻值，即改變其與RG的分壓比，可調(diào)整電路的起控點(diǎn)． 4．二極管VD、晶閘管Vs的特性 (1)二極管：具有單向?qū)щ娦裕?dāng)給二極管加正向電壓時(shí)，它的阻值很小；當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，它的電阻很大． (2)晶閘管Vs：當(dāng)晶

3、閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)．當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓情況下晶閘管才導(dǎo)通． 5．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)將多用電表旋鈕撥至R×1 k擋，調(diào)零后，測(cè)量電阻R的阻值，檢查R是否符合要求． (2)將多用電表旋鈕撥至R×1 k擋，調(diào)零后，用兩表筆分別接二極管兩極，然后將兩表筆位置對(duì)調(diào)．若兩次測(cè)量結(jié)果一次較小，一次很大，則二極管性能良好． (3)將多用電表旋鈕撥至R×1 k擋，紅表筆接晶閘管K極，黑表筆同時(shí)接通G、A極，在保持黑表筆不脫離A極狀態(tài)下斷開(kāi)G極，指針指示幾十歐至一百歐，然后瞬時(shí)斷開(kāi)A極再接通，若指針指示∞位置，則表明晶閘管良好． (4)

4、按照電路圖，將各元件焊接，安裝好． (5)檢查各元件的連接，確保無(wú)誤． (6)接通電源，觀察強(qiáng)光照射光敏電阻時(shí)和用黑紙包裹光敏電阻時(shí)燈泡L的狀態(tài)． 6．注意事項(xiàng) (1)安裝前，對(duì)所有器材進(jìn)行測(cè)試，確保各元件性能良好后，再進(jìn)行安裝． (2)焊接時(shí)，管腳必須在離管殼5 mm以上處焊接，焊接時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)． (3)注意二極管、晶閘管各極正確裝入電路，不可錯(cuò)接、反接． 1．光敏電阻隨光照強(qiáng)度增加電阻變大．(×) 2．二極管加正向電壓時(shí)阻值很小．(√) 如何檢測(cè)二極管性能是否良好？ 【提示】　多用電表歐姆擋×1 K擋，用兩表筆分別按二極管兩極，然后兩表筆對(duì)調(diào)，測(cè)量結(jié)果一次較小，

5、一次很大，則證明二極管性能良好． 如圖3-4-2所示是會(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖：罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時(shí)光電三極管接收不到LED發(fā)出的光而呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)． 探討：請(qǐng)分析發(fā)生火災(zāi)時(shí)發(fā)出警報(bào)的原理？ 圖3-4-2 【提示】　由報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照在光電三極管上，其電阻變小，與傳感器相連的電路檢測(cè)出這種變化，發(fā)出警報(bào)． 1．普通二極管和發(fā)光二極管 (1)都具有單向?qū)щ娦裕? (2)發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時(shí)還能發(fā)光．普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵或氮化鎵等半

6、導(dǎo)體材料制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8 V. 2．晶體三極管 (1)晶體三極管能夠把微弱的信號(hào)放大．晶體三極管的三極分別是放大極e、基極b和集電極c. (2)傳感器輸出的電流或電壓很微弱，用一個(gè)三極管可以放大幾十倍以至上百倍．三極管的放大作用表現(xiàn)為基極b的電流對(duì)集電極c的電流起到了控制作用． 3．邏輯電路 (1)對(duì)于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為“0”，則輸出端一定是“0”；反之，只有當(dāng)所有輸入端都同時(shí)為“1”，輸出端才是“1”． (2)對(duì)于或門電路，只要有一個(gè)輸入端輸入為“1”，則輸出端一定是“1”；反之，只有當(dāng)所有輸入端都為“0”時(shí)，輸出端才

7、是“0”． (3)非門電路中，當(dāng)輸入端為“0”時(shí)，輸出總是“1”；當(dāng)輸入端為“1”時(shí)，輸出端反而是“0”．非門電路也稱反相器． (4)斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門電路． 1．現(xiàn)有熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù))、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干．如圖3-4-3所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)溫度電路．要求溫度低于某一溫度時(shí)，電爐絲自動(dòng)通電供熱，超過(guò)某一溫度時(shí)，又可以自動(dòng)斷電，畫(huà)出電路圖并說(shuō)明工作過(guò)程. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97192126】 圖3-4-3 【解析】　電路圖如圖所示 工作過(guò)程：閉合S，當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，

8、熱敏電阻阻值大，通過(guò)電磁繼電器電流不能使其工作，K接通電爐絲加熱．當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，熱敏電阻減小到某值，通過(guò)電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，K斷開(kāi)，電爐絲斷電，停止供熱．當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值，又重復(fù)前述過(guò)程． 【答案】　見(jiàn)解析 2．如圖3-4-4是一個(gè)簡(jiǎn)單的磁控防盜報(bào)警裝置．門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與M相對(duì)的位置嵌入干簧管H，并且將干簧管接入圖示的電路．睡覺(jué)前連接好電路，當(dāng)盜賊開(kāi)門時(shí)，蜂鳴器就會(huì)叫起來(lái)． 請(qǐng)說(shuō)明它的工作原理，最好通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M這個(gè)電路的工作． 圖3-4-4 【解析】　當(dāng)門閉著時(shí)，永磁體使干簧管接通，斯密特觸發(fā)器輸入端與電源負(fù)極相連，處于低電平，則輸出端為高電平

9、，故蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)開(kāi)門時(shí)，沒(méi)有永磁體作用，干簧管不通，斯密特觸發(fā)器輸入端為高電平，則輸出端為低電平，則蜂鳴器通電，發(fā)聲報(bào)警． 【答案】　見(jiàn)解析 　用 磁 傳 感 器 測(cè) 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 1．磁傳感器是把磁感應(yīng)強(qiáng)度變成電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量的． 2．用傳感器測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，通電螺線管產(chǎn)生磁場(chǎng)，其方向符合安培定則． 1．通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其方向用右手定則判定．(×) 2．磁傳感器是把磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)．(√) 干簧管元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，只是玻璃管內(nèi)封入兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片，其示意圖如圖3-4-5所示． 圖3-4-5 它的工作原理是什

10、么？ 【提示】　當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開(kāi)關(guān)的作用，操縱開(kāi)關(guān)的是磁場(chǎng)這只看不見(jiàn)的“手”，干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器． 3．如圖3-4-6所示為自動(dòng)水位報(bào)警器的示意圖，在水位低于B時(shí)，電磁鐵所在的控制電路部分?jǐn)嗦?，________燈亮；當(dāng)水位升高到B時(shí)，電磁鐵所在的控制電路部分接通，________燈亮． 圖3-4-6 【解析】　控制電路斷開(kāi)時(shí)，繼電器彈片在彈簧作用下彈起，接通綠燈所在回路，綠燈亮，控制電路接通時(shí)，繼電器彈片在通電螺線管磁性作用下被吸下，接通紅燈所在回路，紅燈亮． 【答案】　綠　紅 4．如圖3-4-7所示是實(shí)驗(yàn)室里用來(lái)測(cè)

11、量磁場(chǎng)力的一種儀器——電流天平，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里，用電流天平測(cè)算通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，他測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄如下，請(qǐng)你算出通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 圖3-4-7 已知：CD段導(dǎo)線長(zhǎng)度4×10－2 m，天平平衡時(shí)鉤碼重力4×10－5 N，通過(guò)導(dǎo)線的電流0.5 A. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97192127】 【解析】　由題意知I＝0.5 A，G＝4×10－5N，L＝4×10－2 m. 電流天平平衡時(shí)，導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的大小等于鉤碼的重力，即F＝G. 由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝，得B＝＝ T＝2.0×10－3 T. 所以，通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2.0×10－3 T. 【答案】　2.0×10－3 T 6