2017-2018学年高中物理 第3章 第3、4节 生活中的传感器 简单的光控和温控电路（选学）课件 教科版选修3-2

第三章,传感器,目标定位,1.了解洗衣机、电冰箱中的传感器. 2.了解家用报警器的原理. 3.了解传感器与人的感官的类比，以及它们各自的优势. 4.了解一些简单的自动控制电路.,学案2 生活中的传感器 简单的光控和温控电 路(选学),知识探究,自我检测,模糊洗衣机能模仿人的思维确定洗涤模式.比如可根据衣物的布质、衣物的多少确定洗涤的力度及用水量，根据衣物的脏污程度确定漂洗的次数等，你知道这些操作模式是如何建立的吗？ 答案 利用传感器和电脑技术，揉入人们对家电使用的经验知识，建立的操作模式.,一、洗衣机中的传感器,知识探究,问题设计,要点提炼,模糊洗衣机中的传感器,二、电冰箱中的传感器,1.电冰箱的组成：主要由 系统和 系统组成. 2.控制系统中的传感器及其作用,制冷,控制,三、简单的光控和温控电路,1.集成电路又称IC，是在 上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是 中最重要的部分. 2.光控自动照明电路 利用光敏电阻作控制元件，从而通过光线来实现自动控制，使电路在天亮时自动 ，天黑自动 . 3.温控电熨斗 利用 电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在 指定值时，电热器通电加热，温度 指定值时要将电源关闭.,硅板,电子设备,切断,接通,热敏,低于,高于,典例精析,一、传感器的应用实例,例1 如图1所示为某种电冰箱内温度控制器 的结构.铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜 盒3连通成密封系统，里面充有氯甲烷和它的 蒸气，构成了一个温度传感器.膜盒3为扁圆 形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接.盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀.测温泡1安装在冰箱的冷藏室中.,图4,5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作.拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上.连杆9的下端是装在机箱上的轴.凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力.,(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？,解析 冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒 3通过小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作. 答案 见解析,(2)为什么用凸轮可以改变设定的温度？,解析 凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动，而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度. 答案 见解析,例2 如图2所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构示意图.在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓，螺栓上有一个弹簧，弹簧的顶端焊有一个钢球，它们都是电的良导体，外壳也使用电的良导体制成.请简述这种装置防盗的原理.,图2,答案 在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳呈断开状态不会导通，一旦传感器受到外力冲击，如砸、碰、撞、敲击、撬动时，则钢球受到扰动产生运动与外壳接通，便可触发执行电路，使报警装置开始工作.,例3 按图3所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是_；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡_，原因是_； 停止吹风，会发现_； 把热敏电阻放入冷水中会发现_.,二、传感器的应用分析,图3,答案 由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁 亮了 电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁 小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高 小灯泡熄灭,例4 如图4所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下，调节可变电阻R1使U230.当有烟雾时， 开始触发工作，其中Rg是光敏电阻.由此可知，要使 开始工作，则应满足( ) A.23 B.23 C.23 D.无法判断,图4,三、光控自动照明电路的分析,答案 A,课堂要点小结,生活中的传感器简单的光控和温控电路,1,2,3,4,自我检测,1.(传感器的应用实例)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图5甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程( ),图5,A.物体处于失重状态 B.物体处于超重状态 C.升降机一定向上做匀加速运动 D.升降机可能向下做匀减速运动 解析 电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误. 答案 BD,1,2,3,4,1,2,3,4,2.(传感器的应用实例)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率随温度t的变化关系如图6所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能.对此，以下判断正确的是 ( ),图6,1,2,3,4,通电后，其电功率先增大后减小 通电后，其电功率先减小后增大 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变 A. B. C. D.,1,2,3,4,解析 当温度由零升到t1的过程中，PTC的电阻率随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当tt1时，PP1达到最大.当温度继续升高，增大，R增大，P减小；,1,2,3,4,而温度越高，其与外界环境的温度差也就越大，电热灭蚊器的散热功率P也就越大，因此在t1和t2之间的某一温度t3会有PP3P，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温.当tt3时，PP，温度自动升高到t3； 当tt3时，PP，温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D. 答案 D,1,2,3,4,3.(自动控制电路的分析与设计)如图7所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P、Q应接触头a、b还是c、d？热敏电阻两端M、N应接哪两个触头？,图7,1,2,3,4,解析 P、Q应该分别接触头a、b，同时，M、N应该分别接触头e、f，其工作原理是：当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻阻值增大，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制. 答案 见解析,1,2,3,4,4.(传感器的应用分析)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手轧在里面，造成工伤事故.工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的.如图8所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电管(当有光照射时，在阴极K端会放出电子)、放大器、电磁继电器等几部分组成.这样，当有光照时，灯L不亮，当无光照射光电管时，灯L亮，则光控继电器的原理是： _.,1,2,3,4,图8,解析 当光照射光电管时，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住，灯L不亮；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M，右侧电路接通，灯L亮.,答案 见解析,