2018年河北省邢台市高中物理 第六章 传感器 6.3 实验：传感器的应用1学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

6.3 传感器的应用实验：传感器的应用 1.了解传感器在日常生活和生产中的应用. 2.了解传感器应用的一般模式. 3.能设计简单的应用传感器的控制电路. 4.利用斯密特触发器设计光控开关和温度报警器． 一、力传感器的应用——电子秤 1．组成及敏感元件：由金属梁和组成，敏感元件是．(如图1所示) 图1 2．工作原理： ―→―→―→ 3．作用： 应变片能够把物体这个力学量转化为这个电学量． 二、温度传感器的应用——电熨斗 [问题设计] 如图2所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属． 图2 (1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？ (2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？ [要点提炼] 双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的． 三、温度传感器的应用——电饭锅 [问题设计] 电饭锅的结构如图3所示． 图3 (1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？ (2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？ (3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动发生哪些动作？ (4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？ [要点提炼] 电饭锅中温度传感器为． 1．居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”． 2．自动断电原理：用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关． 四、光传感器的应用——火灾报警器 1．组成：如图4所示，二极管LED、三极管和不透明的挡板． 图4 2．工作原理：平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报． 五、光控开关和温度报警器 [问题设计] 如图5所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大阻值为51 kΩ，R2阻值为330 Ω.试分析其工作原理． 图5 [延伸思考] 要想在天更暗时路灯才会被点亮，应该怎样调节R1? [要点提炼] 1．斯密特触发器：斯密特触发器是具有特殊功能的门，它可以将连续变化的信号转换为突变的信号，常用符号表示． 原理：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从电平跳到电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从电平跳到电平(3.4 V)． 2．普通二极管：具有导电性． 3．发光二极管：具有导电性，同时还能． 4．光控开关工作原理电路图(如图6甲、乙所示) 图6 5．温度报警器工作原理电路图(如图7所示) 图7 的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节来调节蜂鸣器的报警温度． 一、传感器的应用举例 例1 按图8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_____________________________________________． 图8 例2 电饭煲的工作原理如图9所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70℃～80℃时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70℃～80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟，S1断开，当温度降到70℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(