鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第5章 传感器及其应用 第2节 科学制作 简单的自动控制装置 (2).ppt

应用体验典例某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表,他所选用的器材有:灵敏电流表(待改装),学生电源(电动势为E,内阻不计),滑动变阻器,单刀双掷开关,导线若干,导热性能良好的防水材料,标准温度计,PTC线性热敏电阻RT(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为RT=a+kt,a0,k0)。设计电路图如图所示,并按如下步骤进行操作。(1)按电路图连接好实验器材。(2)将滑动变阻器滑片P滑到(选填“a”或“b”)端,单刀双掷开关S掷于(选填“c”或“d”)端,调节滑片P使电流表,并在以后的操作中保持滑片位置不动,设此时电路总电阻为R,断开电路。?(3)容器中倒入适量开水,观察标准温度计,每当标准温度计示数下降5℃,就将开关S置于d端,并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I,然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图,写出电流与温度的关系式I=(用题目中给定的符号表示)。?(4)根据对应温度记录的电流表示数,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表。根据改装原理,此温度表表盘刻度线的特点是:低温刻度在(选填“左”或“右”)侧,刻度线分布是否均匀?(选填“是”或“否”)。?ac满偏右否解析(2)分析电路可知滑动变阻器为限流式接法,所以闭合开关前,使它的阻值处于最大值状态,即将滑片P滑到a端。为了设计表盘刻度,应使开关掷于c处,调节滑片,使电流表满偏。(4)因为RT=a+kt(且a0,k0),所以温度越低,电阻越小,回路中I越大,所以低温刻度在右侧,由(3)中关系式可知电流与温度不是线性关系,所以刻度线分布不均匀。规律方法由题可知,该实验的原理是利用闭合电路的欧姆定律,测出不同温度条件下通过电阻的电流,然后将电流与温度相对应,把电流表改装为温度计。结合该原理,需要先选取电路中合适的变阻器电阻值,然后测定不同温度下的电流,最后标注即可。针对训练小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”,如图甲所示。将热敏电阻RT安装在需要探测温度的地方,当环境温度正常时,继电器的上触点接触,下触点分离,指示灯亮;当环境温度超过某一值时,继电器的下触点接触,上触点分离,警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3V,继电器线圈用漆包线绕成,其电阻R0为30Ω。当线圈中的电流大于等于50mA时,继电器的衔铁将被吸合,警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。甲乙(1)由图乙可知,当环境温度为40℃时,热敏电阻阻值为Ω。当环境温度升高时,热敏电阻阻值将,继电器的磁性将。(后两空均选填“增大”“减小”或“不变”)?(2)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱相连,指示灯的接线柱D应与接线柱相连。(均选填“A”或“B”)?(3)图甲中线圈下端P的磁极是(选填“N”或“S”)极。?(4)请计算说明,环境温度在什么范围内时,警铃报警。70减小增大BAN环境温度大于等于80℃时,警铃报警。解析(1)分析乙图可知,热敏电阻40℃对应的阻值为70Ω。温度升高时,热敏电阻阻值减小,根据欧姆定律可知,电路中电流增大,电磁铁的磁性增大。(2)当环境温度超过某一值时,继电器的下触点接触,上触点分离,警铃响,所以警铃的接线柱C应与接线柱B相连,指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。(3)分析电流的流向,根据安培定则可得到线圈的下端P的磁极是N极。(4)当线圈中的电流I=50mA=0.05A时,继电器的衔铁将被吸合,警铃报警。控制电路的总电阻为=60Ω。热敏电阻为RT=R总-R0=60Ω-30Ω=30Ω,由图乙可知,此时t=80℃,即当温度t≥80℃时,警铃报警。学以致用·随堂检测全达标12341.下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是()A.洗衣机不加水B.洗衣机加水不能自动停止C.洗衣机不排水D.洗衣机不洗衣C解析洗衣机水位控制装置正常,才能正常加水,且加到合适的水位,若损坏可能导致一直不加水或一直不停地加水,所以A、B可能,而这两种情况都会导致洗衣机洗衣程序不工作,所以D可能,故选C。12342.(多选)在如图所示的电路中,当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时,电流表示数增大,则说明()A.温度越高热敏电阻阻值越小B.温度越高热敏电阻阻值越大C.半导体材料温度升高时,导电性能变差D.半导体材料温度升高时,导电性能变好AD解析由电流表的变化判断半导体的电阻的变化,温度升高时,电路中总电流增大,由闭合电路欧姆定律可知,总电阻减小,则热敏电阻阻