选择性必修 实验七 利用传感器制作简单的自动控制装置-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

物 理 实验七 利用传感器制作简单的自动控制装置 实 验 目 的 1. 会利用干簧管制作简单的自动控制装置 ， 如门窗防盗报警装置 。 2. 会利用光敏电阻制作简单的自动控制装置 ， 如光控开关 。 3. 通过制作自动控制装置 ， 初步养成针对学习和生活中的问题设计方案 、 动手实践的意识和习惯 。 实 验 原 理 （ 一 ） 门窗防盗报警装置 1. 电路图 ： 2． 原理 ： 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 ， 使继电器工作 。 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 。 （ 二 ） 光控开关 1. 电路图 ： 2. 原理 ： 当环境光比较强时 ， 光敏电阻 R G 的阻值很小 ， 三极管不导通 ， 发光二极管或继电器所在的回路相当 于断路 ， 即发光二极管不工作 ； 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 R G 的阻值变 大 ， 三极管导通 ， 且获得足够的基极电流 ， 产生较大的集电极电流 ， 点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯 泡 L 。 实 验 器 材 实验一 ： 干簧管 、 继电器 、 发光二极管 LED 、 蜂鸣器 H 、 电源 、 导线若干 、 开关 、 电阻 R 、 小磁体 。 实验二 ： 发光二极管 、 三极管 、 二极管 、 可变电阻 R 1 、 限流电阻 R 2 、 光敏电阻 R G 、 直流电源 、 继电器 、 导线 若干 、 黑纸 。 实 验 步 骤 （ 一 ） 门窗防盗报警装置 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 。 2. 确定各元件可以正常工作后 ， 按照图 1 连接电路 。 3. 接通电源后 ， 将磁体靠近和离开干簧管 ， 分别观察实验现象 。 （ 二 ） 光控开关 1. 按照图 2 或图 3 所示连接电路 ， 检查无误后 ， 接通电源 。 2. 让光敏电阻 R G 受到白天较强的自然光照射 ， 调节电阻 R 1 ， 使发光二极管 LED 或小灯泡 L 刚好不发光 。 3. 遮挡 R G ， 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 。 图 1 M H R a b c K SA LED S R 1 R G R 2 LED VT e b c +V s 0 V L R 1 R G K VT e b c +V s 0 V S D 图 2 图 3 51 高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 要点提示 1. 安装前 ， 对实验器材进行测试 ， 确保各元件性能良好后 ， 再进行安装 。 2. 在 “ 光控开关 ” 实验中 ， 如果要采用小灯泡模仿路灯 ， 需要采用继电器来开启和关闭另外的供电电路 。 为了防 止继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏三极管 ， 必须给线圈并联一个二极管 ， 以提供自感电流释放的通路 。 同 时 ， 要注意二极管连入电路的极性不能反接 。 3. 如果实验现象不明显 ， 可用手电筒加强光照 ， 或遮盖光敏电阻 ， 再进行观察 。 （ 2016 · 新课标 Ⅰ 卷 ） 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 60 ℃ 时 ， 系统报警 。 提供的器材有 ： 热敏电阻 ， 报警器 （ 内阻很小 ， 流过的电流超过 I c 时就会报警 ）， 电 阻箱 （ 最大阻值为 999.9 Ω ）， 直流电源 （ 输出电压为 U ， 内阻不计 ）， 滑动变阻器 R 1 （ 最大阻值为 1000 Ω ）， 滑动变阻器 R 2 （ 最大阻值为 2000 Ω ）， 单刀双掷开关一个 ， 导线若干 。 在室温下对系统进行调节 。 已知 U 约为 18 V ， I c 约为 10 mA ； 流过报警器的电流超过 20 mA 时 ， 报 警器可能损坏 ； 该热敏电阻的阻值随温度升高而减小 ， 在 60 ℃ 时阻值为 650.0 Ω 。 （ 1 ） 完成图 1 待调节的报警系统原理电路图的连线 。 （ 2 ） 电路中应选用滑动变阻器 （ 填 “ R 1 ” 或 “