还剩16页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 利用传感器制作简单的自动控制装置图文课件ppt
展开
这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 利用传感器制作简单的自动控制装置图文课件ppt，共24页。PPT课件主要包含了实验器材和装置，实验操作，答案C等内容，欢迎下载使用。
3 利用传感器制作简单的自动控制装置
门窗防盗报警装置具有自动提示报警的功能.在睡觉前连接好电路,启动防盗报警装置.当门窗紧闭时,蜂鸣器不响,指示灯亮;当门窗被打开时,蜂鸣器发出声音警报,指示灯灭.装置示意图如图所示.
实验1:门窗防盗报警装置
要实现上述功能,需要的实验器材见下表,每个实验器材有什么作用?请将答案填入表格.
二、电路工作原理门窗防盗报警装置电路图如图所示,请尝试描述此电路的工作原理.
答案:闭合电路开关S,系统处于防盗状态.当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K,继电器工作.继电器的动触点c与常开触点a接通,发光二极管LED发光,显示电路处于正常工作状态.当门窗开启时,磁体离开干簧管,干簧管失磁断开,继电器被断电.继电器的动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警.干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用,继电器则相当于一个自动的双向开关.
1.连接电路前,要先判断一下干簧管是否可以正常工作.用磁体直接靠近干簧管,观察簧片能否正常动作.弄清继电器的端点——动触点、常开触点、常闭触点、线圈端点,对线圈进行通电、断电实验,查看开关是否能正常切换.2.确定各元件可以正常工作后,按照工作原理图连接电路.3.接通电路后,将磁体靠近和离开干簧管,分别观察实验现象.
四、注意事项如果要增大报警声音和提高报警的可靠性,可增加一个PNP型三极管和一个高响度的有源蜂鸣器.
实验2:光控开关一、实验器材、装置和工作原理
1.晶体三极管:三极管由三个电极组成,分别是发射极e,基极b和集电极c,有NPN型和PNP型两种.三极管实物图及电路符号如图所示.三极管的一个重要特性是,从基极输入一个较小的电流,就会在集电极获得较大的电流.此外,三极管还具有完成断路和接通的开关作用.
可调电阻R1的作用是调整设定电路对周边光亮度的反应;R2为发光二极管的限流电阻,对发光二极管起保护作用;RG为光敏电阻,光照强度变大其阻值变小.请尝试描述此电路的工作原理.
2.装置与原理.方案1:光控电路用发光二极管LED模仿路灯,电路图如图所示.
答案:当天色变暗时,因光照减弱光敏电阻的电阻增大,由于可调电阻R1与光敏电阻RG组成串联分压电路,RG上的电压增大,该电压加载到三极管VT的基极b上.当基极电压达到一定程度后,三极管被导通,使得由电源正极经电阻R2、发光二极管、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通,即发光二极管LED被点亮.如果把R1阻值调得更大些,就会在天更暗时才点亮路灯.
方案2:用小灯泡模仿路灯,电路图如图所示,该方案利用三极管和继电器共同控制小灯泡.请尝试描述此电路的工作原理.
答案:当环境光比较强时,光敏电阻RG的阻值很小,RG两端的电压较小,三极管基极电压较小,三极管不导通,继电器所在的回路相当于断路,继电器处于常开状态,小灯泡L不亮.当环境光比较弱时,光敏电阻RG的阻值变大,三极管因基极电压较大而导通,且获得足够的基极电流,产生较大的集电极电流,集电极电流驱动继电器吸合而点亮小灯泡L.
二、实验操作1.选择其中一个方案,按照电路图连接电路,检查无误后,接通电源.2.让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射,调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光.3.遮挡RG,当光照减弱到某种程度时,就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光.4.让光照加强,当光照强到某种程度时,则发光二极管LED或小灯泡L熄灭.
三、注意事项1.安装前,对器材进行测试,确保各元件性能良好后,再进行安装.2.二极管连入电路的极性不能反接,否则继电器不能正常工作.3.要想天更暗时“路灯”才会亮,应该把R1的阻值调大些.4.如果实验现象不明显,那么可用手电筒加强光照,或遮盖光敏电阻,再进行观察.
命题角度1 巩固强化——应该怎么做
【典例1】 下图是某居民小区门口的利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,R2为定值电阻,A、B接监控装置.下列说法正确的是( )
①当有人通过而遮蔽光时,A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光时,A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
解析: R1是光敏电阻,有光照射时,电阻变小,当有人通过而遮蔽光时,R1的阻值变大,电路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故①错误,②正确.由闭合电路欧姆定律得U=E-I(R1+r),当仅增大R2的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的电压U增大,故③正确.当仅减小R2的阻值时,电路中的电流增大,A、B间的电压U减小,故④错误.选项C正确.
【典例2】下图是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图.如图乙所示,薄金属片P上固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4,图甲是它的侧面图,这4个电阻连成的电路如图丙所示.试回答下列问题.
甲 乙 丙
(1)开始时,金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?(2)当在O点加一个垂直于金属片的压力F后金属片发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻阻值大小如何变化?(3)电阻变化后,电路的A、B两点哪点电势高?它为什么能测量血压?
(3)在串联电路中,电阻增大,电压增大;电阻减小,电压减小.故R1、R2所在的支路上,R1两端的电压增大,在R3、R4所在的支路上,R3两端的电压减小,所以A点的电势高于B点的电势.测量血压时,血压越高,压力F越大,金属片形变越显著,电阻变化越大,因而电压表的示数越大,于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了.在实际应用中,由于金属片形变较小,所以电阻变化也较小,A、B两点电压要经过放大才能通过电压表显示出来,有时还可以转换成数字显示出来.
命题角度2 拓展迁移——还能怎么做
1.温度报警装置 门窗报警装置.2.由温度的变化引起电阻的变化,改变电路中的电流,实现报警器的报警.
【典例3】现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过120 ℃时,系统报警.提供的器材:热敏电阻(该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在120 ℃时阻值为700 Ω)报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏)
电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)直流电源(输出电压U约为18 V,内阻不计)滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)单刀双掷开关一个导线若干在室温下对系统进行调节,报警系统原理电路图如图所示.
(1)电路中应选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”). (2)按照下列步骤调节此报警系统.①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 Ω;滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端,不能置于另一端的原因是 . ②将开关向 (选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至报警器开始报警.
(3)滑动变阻器滑片的位置 (选填“不变”“向左滑动”或“向右滑动”),将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用. (4)若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统,要求当光照达到或超过某一特定值时,系统报警,且光敏电阻在这一特定值时的电阻为650 Ω,则需将上述电路中的 换成光敏电阻,并将电阻箱的阻值调到 Ω,然后重复上述操作即可.
3 利用传感器制作简单的自动控制装置
门窗防盗报警装置具有自动提示报警的功能.在睡觉前连接好电路,启动防盗报警装置.当门窗紧闭时,蜂鸣器不响,指示灯亮;当门窗被打开时,蜂鸣器发出声音警报,指示灯灭.装置示意图如图所示.
实验1:门窗防盗报警装置
要实现上述功能,需要的实验器材见下表,每个实验器材有什么作用?请将答案填入表格.
二、电路工作原理门窗防盗报警装置电路图如图所示,请尝试描述此电路的工作原理.
答案:闭合电路开关S,系统处于防盗状态.当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K,继电器工作.继电器的动触点c与常开触点a接通,发光二极管LED发光,显示电路处于正常工作状态.当门窗开启时,磁体离开干簧管,干簧管失磁断开,继电器被断电.继电器的动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警.干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用,继电器则相当于一个自动的双向开关.
1.连接电路前,要先判断一下干簧管是否可以正常工作.用磁体直接靠近干簧管,观察簧片能否正常动作.弄清继电器的端点——动触点、常开触点、常闭触点、线圈端点,对线圈进行通电、断电实验,查看开关是否能正常切换.2.确定各元件可以正常工作后,按照工作原理图连接电路.3.接通电路后,将磁体靠近和离开干簧管,分别观察实验现象.
四、注意事项如果要增大报警声音和提高报警的可靠性,可增加一个PNP型三极管和一个高响度的有源蜂鸣器.
实验2:光控开关一、实验器材、装置和工作原理
1.晶体三极管:三极管由三个电极组成,分别是发射极e,基极b和集电极c,有NPN型和PNP型两种.三极管实物图及电路符号如图所示.三极管的一个重要特性是,从基极输入一个较小的电流,就会在集电极获得较大的电流.此外,三极管还具有完成断路和接通的开关作用.
可调电阻R1的作用是调整设定电路对周边光亮度的反应;R2为发光二极管的限流电阻,对发光二极管起保护作用;RG为光敏电阻,光照强度变大其阻值变小.请尝试描述此电路的工作原理.
2.装置与原理.方案1:光控电路用发光二极管LED模仿路灯,电路图如图所示.
答案:当天色变暗时,因光照减弱光敏电阻的电阻增大,由于可调电阻R1与光敏电阻RG组成串联分压电路,RG上的电压增大,该电压加载到三极管VT的基极b上.当基极电压达到一定程度后,三极管被导通,使得由电源正极经电阻R2、发光二极管、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通,即发光二极管LED被点亮.如果把R1阻值调得更大些,就会在天更暗时才点亮路灯.
方案2:用小灯泡模仿路灯,电路图如图所示,该方案利用三极管和继电器共同控制小灯泡.请尝试描述此电路的工作原理.
答案:当环境光比较强时,光敏电阻RG的阻值很小,RG两端的电压较小,三极管基极电压较小,三极管不导通,继电器所在的回路相当于断路,继电器处于常开状态,小灯泡L不亮.当环境光比较弱时,光敏电阻RG的阻值变大,三极管因基极电压较大而导通,且获得足够的基极电流,产生较大的集电极电流,集电极电流驱动继电器吸合而点亮小灯泡L.
二、实验操作1.选择其中一个方案,按照电路图连接电路,检查无误后,接通电源.2.让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射,调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光.3.遮挡RG,当光照减弱到某种程度时,就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光.4.让光照加强,当光照强到某种程度时,则发光二极管LED或小灯泡L熄灭.
三、注意事项1.安装前,对器材进行测试,确保各元件性能良好后,再进行安装.2.二极管连入电路的极性不能反接,否则继电器不能正常工作.3.要想天更暗时“路灯”才会亮,应该把R1的阻值调大些.4.如果实验现象不明显,那么可用手电筒加强光照,或遮盖光敏电阻,再进行观察.
命题角度1 巩固强化——应该怎么做
【典例1】 下图是某居民小区门口的利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,R2为定值电阻,A、B接监控装置.下列说法正确的是( )
①当有人通过而遮蔽光时,A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光时,A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
解析: R1是光敏电阻,有光照射时,电阻变小,当有人通过而遮蔽光时,R1的阻值变大,电路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故①错误,②正确.由闭合电路欧姆定律得U=E-I(R1+r),当仅增大R2的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的电压U增大,故③正确.当仅减小R2的阻值时,电路中的电流增大,A、B间的电压U减小,故④错误.选项C正确.
【典例2】下图是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图.如图乙所示,薄金属片P上固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4,图甲是它的侧面图,这4个电阻连成的电路如图丙所示.试回答下列问题.
甲 乙 丙
(1)开始时,金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?(2)当在O点加一个垂直于金属片的压力F后金属片发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻阻值大小如何变化?(3)电阻变化后,电路的A、B两点哪点电势高?它为什么能测量血压?
(3)在串联电路中,电阻增大,电压增大;电阻减小,电压减小.故R1、R2所在的支路上,R1两端的电压增大,在R3、R4所在的支路上,R3两端的电压减小,所以A点的电势高于B点的电势.测量血压时,血压越高,压力F越大,金属片形变越显著,电阻变化越大,因而电压表的示数越大,于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了.在实际应用中,由于金属片形变较小,所以电阻变化也较小,A、B两点电压要经过放大才能通过电压表显示出来,有时还可以转换成数字显示出来.
命题角度2 拓展迁移——还能怎么做
1.温度报警装置 门窗报警装置.2.由温度的变化引起电阻的变化,改变电路中的电流,实现报警器的报警.
【典例3】现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过120 ℃时,系统报警.提供的器材:热敏电阻(该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在120 ℃时阻值为700 Ω)报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏)
电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)直流电源(输出电压U约为18 V,内阻不计)滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)单刀双掷开关一个导线若干在室温下对系统进行调节,报警系统原理电路图如图所示.
(1)电路中应选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”). (2)按照下列步骤调节此报警系统.①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 Ω;滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端,不能置于另一端的原因是 . ②将开关向 (选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至报警器开始报警.
(3)滑动变阻器滑片的位置 (选填“不变”“向左滑动”或“向右滑动”),将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用. (4)若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统,要求当光照达到或超过某一特定值时,系统报警,且光敏电阻在这一特定值时的电阻为650 Ω,则需将上述电路中的 换成光敏电阻,并将电阻箱的阻值调到 Ω,然后重复上述操作即可.
相关课件
物理选择性必修 第二册第五章 传感器3 利用传感器制作简单的自动控制装置作业课件ppt： 这是一份物理选择性必修 第二册第五章 传感器3 利用传感器制作简单的自动控制装置作业课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了核心概念规律再现，核心模型考点对点练，核心能力提升练等内容，欢迎下载使用。
高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第五章 传感器第三节 用传感器制作自动控制装置评课ppt课件： 这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第五章 传感器第三节 用传感器制作自动控制装置评课ppt课件，共16页。PPT课件主要包含了学习目标，实验原理，实验器材，探究过程，进行实验，进行测试，成果展示，总结评价，当堂检测，ACD等内容，欢迎下载使用。
高中物理3 利用传感器制作简单的自动控制装置评优课课件ppt： 这是一份高中物理3 利用传感器制作简单的自动控制装置评优课课件ppt，文件包含53利用传感器制作简单的自动控制装置课件-高中物理课件人教版2019选择性必修第二册pptx、光控开关电路mp4、光控开关电路2mp4、实验视频光控开关电路mp4、实验视频光控开关电路2mp4、实验视频双金属片实验日光灯启动器wmv等6份课件配套教学资源，其中PPT共0页， 欢迎下载使用。
