《2017-2018學年高中物理 第三章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測磁感應強度學案 粵教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2017-2018學年高中物理 第三章 傳感器 第4節(jié) 用傳感器制作自控裝置 第5節(jié) 用傳感器測磁感應強度學案 粵教版選修3-2（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 第四節(jié)　用傳感器制作自控裝置 *第五節(jié)　用傳感器測磁感應強度 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.了解晶閘管的工作特點，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強度的原理． 4．體驗探索自然規(guī)律的艱辛和成功的喜悅，培養(yǎng)團隊精神. 應用光敏電阻制作光控自動照明燈電路 1．實驗目的 了解與傳感器技術相關的物理知識，練習用傳感器制作自動控制裝置． 2．實驗器材 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、導線． 3

2、．實驗原理 由晶閘管Vs與電燈L構成主回路，控制回路由R與RG組成的分壓器及二極管VD構成，如圖3-4-1所示． 圖3-4-1 (1)當白天自然光線較強時，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關斷． (2)當夜幕降臨時，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)電壓而導通，燈L亮． (3)改變R的阻值，即改變其與RG的分壓比，可調整電路的起控點． 4．二極管VD、晶閘管Vs的特性 (1)二極管：具有單向導電性．當給二極管加正向電壓時，它的阻值很?。划斀o二極管加反向電壓時，它的電阻很大． (2)晶閘管Vs：當晶

3、閘管承受反向電壓時，不論門極承受何種電壓，晶閘管都處于關斷狀態(tài)．當晶閘管承受正向電壓時，僅在門極承受正向電壓情況下晶閘管才導通． 5．實驗步驟 (1)將多用電表旋鈕撥至R×1 k擋，調零后，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，調零后，用兩表筆分別接二極管兩極，然后將兩表筆位置對調．若兩次測量結果一次較小，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)

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 (1)安裝前，對所有器材進行測試，確保各元件性能良好后，再進行安裝． (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． 1．光敏電阻隨光照強度增加電阻變大．(×) 2．二極管加正向電壓時阻值很?。?√) 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，測量結果一次較小，

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報警器的結構原理圖：罩內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時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)生火災時發(fā)出警報的原理？ 圖3-4-2 【提示】　由報警器的原理可知，發(fā)生火災時煙霧進入罩內，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． 1．普通二極管和發(fā)光二極管 (1)都具有單向導電性． (2)發(fā)光二極管除了具有單向導電性外，導電時還能發(fā)光．普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵或氮化鎵等半

6、導體材料制成，直接將電能轉化為光能，該類發(fā)光二極管的正向導通電壓大于1.8 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，只要一個輸入端輸入為“0”，則輸出端一定是“0”；反之，只有當所有輸入端都同時為“1”，輸出端才是“1”． (2)對于或門電路，只要有一個輸入端輸入為“1”，則輸出端一定是“1”；反之，只有當所有輸入端都為“0”時，輸出端才

7、是“0”． (3)非門電路中，當輸入端為“0”時，輸出總是“1”；當輸入端為“1”時，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(負溫度系數(shù))、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和導線若干．如圖3-4-3所示，試設計一個溫度電路．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. 【導學號：97192126】 圖3-4-3 【解析】　電路圖如圖所示 工作過程：閉合S，當溫度低于設計值時，

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．當溫度達到設計值時，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱．當溫度低于設計值，又重復前述過程． 【答案】　見解析 2．如圖3-4-4是一個簡單的磁控防盜報警裝置．門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內與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，當盜賊開門時，蜂鳴器就會叫起來． 請說明它的工作原理，最好通過實驗模擬這個電路的工作． 圖3-4-4 【解析】　當門閉著時，永磁體使干簧管接通，斯密特觸發(fā)器輸入端與電源負極相連，處于低電平，則輸出端為高電平

9、，故蜂鳴器不發(fā)聲；當開門時，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)聲報警． 【答案】　見解析 　用 磁 傳 感 器 測 磁 感 應 強 度 1．磁傳感器是把磁感應強度變成電信號，從而實現(xiàn)磁感應強度測量的． 2．用傳感器測磁感應強度時，通電螺線管產生磁場，其方向符合安培定則． 1．通電螺線管產生的磁場，其方向用右手定則判定．(×) 2．磁傳感器是把磁感應強度轉變成電信號．(√) 干簧管元件的結構很簡單，只是玻璃管內封入兩個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】　當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關的作用，操縱開關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斷路，________燈亮；當水位升高到B時，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，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 4．如圖3-4-7所示是實驗室里用來測

11、量磁場力的一種儀器——電流天平，某同學在實驗室里，用電流天平測算通電螺線管中的磁感應強度，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強度B. 圖3-4-7 已知：CD段導線長度4×10－2 m，天平平衡時鉤碼重力4×10－5 N，通過導線的電流0.5 A. 【導學號：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，導線所受磁場力的大小等于鉤碼的重力，即F＝G. 由磁感應強度的定義式B＝，得B＝＝ T＝2.0×10－3 T. 所以，通電螺線管中的磁感應強度為2.0×10－3 T. 【答案】　2.0×10－3 T 6