2019-2020學(xué)年高中物理 第3章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-2

《2019-2020學(xué)年高中物理 第3章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第3章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-2（8頁珍藏版）》請?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) 用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解晶閘管的工作特點(diǎn)，利用傳感器制作簡單的自動控制裝置.2.通過利用傳感器制作自動控制裝置的過程，培養(yǎng)動手能力和解決問題的能力.3.知道利用傳感器測量磁感應(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． 一、應(yīng)用光敏電阻制作光控自動照明燈電路 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解與傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習(xí)用傳感器制作自動控制裝置． 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．實(shí)驗(yàn)原理 由晶閘管VS與電燈L構(gòu)成主回路，

2、控制回路由R與RG組成的分壓器及二極管VD構(gòu)成，如圖所示． (1)當(dāng)白天自然光線較強(qiáng)時，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，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，它的阻值很??；當(dāng)給二極管加反向電壓時，它的電阻很大． (2)晶閘管VS：當(dāng)晶閘管承受反向電壓時，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

3、正向電壓時，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調(diào)．若兩次測量結(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，黑表筆同時接通G、A極，在保持黑表筆不脫離A極狀態(tài)下斷開G極，指針指示幾十歐至一百歐，然后瞬時斷開A極再接通，若指針指示∞位置，則表明晶閘管良好． (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

4、保無誤． (6)接通電源，觀察強(qiáng)光照射光敏電阻時和用黑紙包裹光敏電阻時燈泡L的狀態(tài)． 6．注意事項(xiàng) (1)安裝前，對所有器材進(jìn)行測試，確保各元件性能良好后，再進(jìn)行安裝． (2)焊接時，管腳必須在離管殼5 mm以上處焊接，焊接時間不易過長． (3)注意二極管、晶閘管各極正確裝入電路，不可錯接、反接． 二、用磁傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度 1．磁傳感器是把磁感應(yīng)強(qiáng)度變成電信號，從而實(shí)現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度測量的． 2．用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度時，通電螺線管產(chǎn)生磁場，其方向符合安培定則． 1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)光敏電阻隨光照強(qiáng)度增加電阻變大．(×) (2)二極管加正

5、向電壓時阻值很?。?√) (3)隨著科技的發(fā)展，傳感器會應(yīng)用在各行各業(yè)和生活的方方面面，可以完全取代人的應(yīng)用．(×) (4)當(dāng)路燈自動控制電路做好后，不能隨意調(diào)整路燈點(diǎn)亮熄滅的起控點(diǎn)．(×) (5)磁傳感器是把磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)變成電信號．(√) 2．利用半導(dǎo)體不可以制成的是(　　) A．標(biāo)準(zhǔn)電阻　　　　 B．熱敏電阻 C．光敏電阻 D．晶體管 A　[標(biāo)準(zhǔn)電阻是幾乎不受溫度影響的電阻，一般是用錳銅合金或鎳銅合金制造的，故只選A.] 3．某小型電磁繼電器，其中L為含鐵芯的線圈．P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱，如圖所示．電磁繼電器與傳感器配

6、合，可完成自動控制的要求，其工作方式是 (　　) A．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路串聯(lián) B．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路并聯(lián) C．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路串聯(lián) D．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路并聯(lián) A　[A、B接電磁繼電器的線圈，所以A、B應(yīng)接信號電壓、線圈電流隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或釋放，從而使C、D接通或斷開，進(jìn)而起到控制作用．故正確選項(xiàng)為A.] , 自動控制電路的實(shí)例分析1.光控開關(guān) (1)電路如圖所示． (2)斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個性能特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值(1.6 V

7、)時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個值(0.8 V)的時候，Y會從低電平跳到高電平(3.4 V)． (3)光控開關(guān)的原理：白天，光照強(qiáng)度較大，光敏電阻RG阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天暗到一定程度時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1.6 V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈)，這樣就達(dá)到了使路燈天明自動熄滅，天暗自動開啟的目的． 2．溫度報警器 (1)電路如圖所示． (2)工作原理：常溫下，調(diào)節(jié)R1的阻值

8、使斯密特觸發(fā)器輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)時，其輸出端Y由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲．R1的阻值不同，則報警溫度不同，可以通過調(diào)節(jié)R1來調(diào)節(jié)蜂鳴器的靈敏度． 【例1】　如圖所示的光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 kΩ，R2為330 Ω.白天，光的強(qiáng)度較大，光敏電阻RG的電阻值較________，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較________，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED________；當(dāng)天

9、色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值(1.6 V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED________發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了路燈白天熄滅，天暗自動開啟的目的． [解析]　白天，光照強(qiáng)度較大，光敏電阻RG的電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平(電平指某個端點(diǎn)與“地”之間的電壓)，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值(1.6 V)時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了

10、使路燈白天熄滅，天暗自動開啟的目的． [答案]　小　低　不導(dǎo)通　導(dǎo)通 (1)圖中“”叫斯密特觸發(fā)器，是一種具有特殊功能的“非”門． (2)與物理學(xué)中的電路圖不同，在涉及門電路的電路圖時，表示的是電路中的邏輯關(guān)系，通常不把電流的通路完整地畫出來． 1.如圖所示為一個邏輯電平檢測電路，A與被測點(diǎn)相接，則(　　) A．A為低電平，LED發(fā)光 B．A為高電平，LED發(fā)光 C．無論A為高電平或低電平，LED均不發(fā)光 D．無論A為高電平或低電平，LED均發(fā)光 B　[A為低電平時，Y為高電平，LED的電壓小，不發(fā)光；A為高電平時，Y為低電平，LED的電壓大，發(fā)光，故B正確．]

11、 自動控制電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)自動控制電路時，一般按照以下的思路進(jìn)行： 1．根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路：控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導(dǎo)線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導(dǎo)線等組成．這兩個電路相互獨(dú)立，又通過繼電器相關(guān)聯(lián)，繼電器實(shí)際上是工作電路的開關(guān)． 2．分析自控電路的合理性：電路設(shè)計(jì)完成后，要對它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或給熱敏電阻加熱，檢查工作電路的接通和斷開是否符合實(shí)際要求．比如，自控路燈電路的設(shè)計(jì)要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈點(diǎn)亮發(fā)光． 【例2】　

12、光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應(yīng)用，其中有可用于路燈自動控制的開關(guān)．如圖所示為實(shí)驗(yàn)所用器材，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為電流放大器，D為路燈，請連成電路，達(dá)到日出路燈熄、日落路燈亮的效果，并說明此電路的工作原理． 思路點(diǎn)撥：這類自動控制裝置的基本流程：外界因素→敏感元件→電流信號→放大電路→電磁繼電器→受控電路． [解析]　電路如圖所示． 工作原理：白天，光照強(qiáng)，光敏電阻A阻值小，控制電路中電流大，電磁鐵磁力強(qiáng)，將銜鐵吸合，兩觸點(diǎn)分離，路燈電路不通，燈不亮；傍晚，日落后光照弱，光敏電阻A阻值大，控制電路中電流小，電磁鐵磁力弱，銜鐵向上移使兩觸點(diǎn)接觸，路燈電路接通，燈亮

13、． [答案]　見解析 2．如圖所示為自動水位報警器的示意圖，在水位低于B時，電磁鐵所在的控制電路部分?jǐn)嗦罚琠_______燈亮；當(dāng)水位升高到B時，電磁鐵所在的控制電路部分接通，________燈亮． [解析]　控制電路斷開時，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，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 課 堂 小 結(jié) 知 識 脈 絡(luò) 1.晶體二極管具有單向?qū)щ娦?，?dāng)給二極管加正向電壓時，它的阻值很小，當(dāng)給二極管加反向電壓時，它的阻值很大． 2．當(dāng)晶閘管接反向電壓時，一定處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)晶閘

14、管接正向電壓時，僅在門極承受正向電壓時晶閘管才處于導(dǎo)通狀態(tài)． 3．磁傳感器可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑥亩鴮?shí)現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量. 1.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖所示裝置，向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20 ℃，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵剩x出熱敏電阻的阻值R1，然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為60 ℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說法正確的是(　　) A．應(yīng)選用電流擋，溫度升高時換用大量程測量 B．應(yīng)選用電流擋，溫度升高時換用小量程測量 C．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率大的擋 D．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率小的擋 D

15、　[多用電表只有選擇歐姆擋才能直接讀出熱敏電阻的阻值，當(dāng)向杯內(nèi)加入熱水，多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，說明此時熱敏電阻的阻值較小，故換用倍率小的擋，D項(xiàng)正確．] 2．某電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板。對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動．在P、Q間距增大過程中(　　) A．P、Q構(gòu)成的電容器的電容增大 B．P上電荷量保持不變 C．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的低 D．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的高 D　[由C＝可知PQ間距離d增大時電容C減小，A項(xiàng)錯誤．電容減小將放電，電荷量減小，故B項(xiàng)錯誤．放電時電流從M點(diǎn)經(jīng)R到N點(diǎn)，說明M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢，所以C項(xiàng)錯誤

16、，D項(xiàng)正確．] 3．在制作光控電路實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按圖所示電路將元件安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)將裝置置入黑暗環(huán)境中接通電源時，燈泡不發(fā)光，原因不可能是(　　) A．二極管兩極接反　 B．R1與RG位置顛倒 C．R1阻值太小 D．燈泡被斷路 C　[由題可知若二極管接反，光線暗時，二極管上為負(fù)向電壓，無法導(dǎo)通，燈泡不亮，A項(xiàng)可能；若R1與RG位置顛倒，則光線較暗時，Y端為高電平，二極管不導(dǎo)通，燈泡不發(fā)光，B項(xiàng)可能；若R1阻值太小，Y端一直為低電平，燈泡一直發(fā)光，C項(xiàng)不可能；燈泡斷路時無法發(fā)光，D可能．] 4．現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干．如圖所示，試設(shè)計(jì)一個溫控電路．要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電，畫出電路圖并說明工作過程． [解析]　熱敏電阻與滑動變阻器及電磁繼電器構(gòu)成低壓控制電路． [答案]　電路圖如圖所示．工作過程：閉合開關(guān)S，當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時，熱敏電阻的阻值較大，通過電磁繼電器的電流不能使它工作，K接通使電爐絲加熱，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時，熱敏電阻的阻值減小到某一值，通過電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱．當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時，又重復(fù)上述過程． - 8 -