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)《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) 用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-2（6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) 知 識 脈 絡(luò) 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. 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

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??；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(shí)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(shí)斷開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(shí)，管腳必須在離管殼5 mm以上處焊接，焊接時(shí)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(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?。?√) 如何檢測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，然后兩表筆對調(diào)，測量結(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的電流對集電極c的電流起到了控制作用． 3．邏輯電路 (1)對于與門電路，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、滑動變阻器、開關(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)，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時(shí)，又可以自動斷電，畫出電路圖并說明工作過程. 【導(dǎo)學(xué)號：97192126】 圖3-4-3 【解析】　電路圖如圖所示 工作過程：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，又重復(fù)前述過程． 【答案】　見解析 2．如圖3-4-4是一個(gè)簡單的磁控防盜報(bào)警裝置．門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與M相對的位置嵌入干簧管H，并且將干簧管接入圖示的電路．睡覺前連接好電路，當(dāng)盜賊開門時(shí)，蜂鳴器就會叫起來． 請說明它的工作原理，最好通過實(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)開門時(shí)，沒有永磁體作用，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】　見解析 　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(shí)，通電螺線管產(chǎn)生磁場，其方向符合安培定則． 1．通電螺線管產(chǎn)生的磁場，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．(√) 干簧管元件的結(jié)構(gòu)很簡單，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關(guān)的作用，操縱開關(guān)的是磁場這只看不見的“手”，干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器． 3．如圖3-4-6所示為自動水位報(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)嗦罚琠_______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)室里用來測

11、量磁場力的一種儀器——電流天平，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里，用電流天平測算通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，他測得的數(shù)據(jù)記錄如下，請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)線長度4×10－2 m，天平平衡時(shí)鉤碼重力4×10－5 N，通過導(dǎo)線的電流0.5 A. 【導(dǎo)學(xué)號：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