第十二章 实验16 利用传感器制作简单的自动控制装置-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，粤教版）

实验16　利用传感器制作简单的自动控制装置 梳理必备知识 回归教材 一、实验1　门窗防盗报警装置 1.实验器材和装置 电路如图所示,采用干簧管作为传感器,用于感知磁体磁场是否存在。继电器(虚线方框部分)作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示。R为发光二极管的限流电阻,起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。 2.工作原理 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。 3.实验步骤 (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,按照图示连接电路。 (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、实验2　光控开关 1.实验器材和装置 光控电路用发光二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻,R2为发光二极管的限流电阻。可调电阻R1与光敏电阻RG组成串联分压电路,把光敏电阻因光照而发生的电阻变化,转换为电压的变化,加载到三极管VT的基极b上(图甲)。当基极电压达到一定程度后,三极管被导通,从而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。可调电阻R1的作用是调整设定电路对周边光亮度的反应,在电路中能够控制三极管的基极电流。如果把R1阻值调得更大些,就会在天更暗时才点亮路灯。 为了能够驱动更大功率的负载,如采用小灯泡模仿路灯,就要使用继电器来启、闭另外的供电电路,如图乙中K为继电器的线圈,S为它的常开触点。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,必须给线圈并联一只二极管D,以提供自感电流释放的通路。 2.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.实验步骤 (1)按照图示连接电路,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。 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。 提升关键能力 突破考点 考点一　基础性实验 [例1] [温度传感器] 图甲是某同学研究热敏电阻阻值随温度的变化规律时设计的电路图。 (1)根据电路图,在图乙的实物图上连线。 解析:(1)根据实验原理图,依次连接如图所示。 答案:(1)图见解析 [例1] [温度传感器] 图甲是某同学研究热敏电阻阻值随温度的变化规律时设计的电路图。 (2)通过实验,他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图丙所示,由图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而　　　　(选填“增大”或“减小”)。  解析:(2)由题图丙所示图像可知,电压增大,通过热敏电阻的电流增大,电压与电流的比值减小,即电阻阻值减小。 答案:(2)减小 [例1] [温度传感器] 图甲是某同学研究热敏电阻阻值随温度的变化规律时设计的电路图。 (3)他将这个热敏电阻接入如图丁所示的电路中,已知电源电压为9 V,R1=300 Ω,毫安表读数为60 mA,则R2的阻值为　　　　 Ω。  答案:(3)133 [例2] [光电传感器] 某小组研究光敏电阻阻值随光照强度的变化规律。实验已选用了规格和量程合适的器材。 (1)用多用电表粗测光敏电阻在实验室正常光照条件下的阻值。选择“×1k”倍率的欧姆挡,将两表笔短接,调节　　　　旋钮,使指针指在“0 Ω”处。将两表笔与光敏电阻连接,测量的示数如图甲,则其电阻为　　　　 Ω。  答案:(1)欧姆调零　1.6×104 解析:(1)选择“×1k”倍率的欧姆挡,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在“0 Ω”处;如题图甲所示,指针恰好指在16刻度上,所选倍率“×1k”,所以阻值为16 kΩ,即1.6×104 Ω。 [例2] [光电传感器] 某小组研究光敏电阻阻值随光照强度的变化规律。实验已选用了规格和量程合适的器材。 (2)按图乙连接好电路进行测量。 ①闭合开关S前,将电