第5章 第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

第3节　利用传感器制作简单的自动控制装置 [对应学生用书P72] 1．知道干簧管、光敏电阻、三极管、二极管、电磁继电器的功能． 2．会利用传感器制作简单的自动控制装置． 3．掌握门窗防盗报警装置和光控开关的工作原理． 1．发光二极管：具有单向导电性，而且在导电时还能发光，在正向电压的作用下电阻很小，处于导通状态；在反向电压的作用下电阻很大，处于截止状态． 2．晶体三极管：晶体三极管是一种控制电流的半导体器件，它的一个重要特性是，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．其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，还可完成断路和接通的开关作用． 3．电磁继电器：电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(输入回路)和被控制系统(输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它通过较小的电流、较低的电压去控制较大的电流、较高的电压的一种“自动开关”． 1．实验器材和装置 (1)实验电路图 (2)实验器材 序号 名称 规格型号 数量 1 干簧管SA 常开型 1 2 继电器 JQX­14FC 5 V 1 3 发光二极管LED 绿色 1 4 电阻R 330 Ω 1 5 蜂鸣器H 有源型 1 6 电源 干电池6 V 1 7 小磁体 1 8 开关 1 2.电路工作原理 闭合电路开关S，系统处于防盗状态． (1)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． (2)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． 3．实验操作 (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，按照电路图连接电路． (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． 1．实验器材和装置 (1)实验电路图 若想采用小灯泡模仿路灯，就要使用继电器(K)来启、闭另外的供电电路． (2)实验器材 序号 名称 规格型号 数量 1 可调电阻R1 最大电阻为51 kΩ 1 2 限流电阻R2 330 Ω 1 3 光敏电阻RG 暗电阻＞1 MΩ 亮电阻＜3 kΩ 1 4 三极管VT 8050 1 5 发光二极管LED 红色 1 6 继电器 HRS1H­S 5V或 JQX­14FC 5V 1 7 小灯泡L 6 V 0.3 A 1 8 二极管D IN4001 1 9 电源 干电池6 V 1 2.电路工作原理 (1)当环境光比较强时，光敏电阻RG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． (2)当环境光比较弱时，光敏电阻RG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. 3．实验操作 (1)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． [对应学生用书P74] 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干，如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一值时，电炉丝自动通电供热，温度超过某一值又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程． 解析　热敏电阻RT与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路．电路图如图所示． 当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值很大，流过电磁继电器的电流很小，继电器无法吸引衔铁P，K处接通，电炉丝处于加热状态；当温度高于某一值时，热敏电阻的阻值变得很小，通过电磁继电器的电流较大，继电器吸引衔铁P，K处断开，电炉丝停止加热． 答案　见解析 [训练1]　(多选)(2021·湖北襄阳高二检测)如图所示是一种自动控制水温的装置，P、Q是加热电路的两个触头，M、N是热敏电阻的两个触头，则下列说法正确的是(　　) A．P、Q应接在a、b之间 B．P、Q应接在c、d之间 C．M、N应接在e、f之间 D．M、N应接在c、d之间 AC　[P、Q应该分别接在触头a、b之间，同时，M、N应该分别接e、f，其工作原理是当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到