第5章 第4节 自制简单的控制电路 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第4节　自制简单的控制电路 实验(一)　光控LED灯 实验目的 1．了解光控LED灯的工作原理。 2．学会用“实验板”进行组装调试。 实验原理 1．实验原理框图 2．实验电路图 3．工作原理 有光照的情况下，光敏电阻的阻值只有几欧到几十欧，Q1的基极和发射极间电压小，不能导通，Q2的基极和发射极间的电压也较小，也不能导通，所以LED不会发光。当无光照时，光敏电阻的阻值会达到MΩ量级。Q1的基极与发射极的电压大，导通，Q2的发射极与基极间的电压较大，导通，于是LED发光。 实验器材 电池(3 V)、开关、光敏电阻、定值电阻(10 kΩ)(两只)、可调电阻(10 kΩ)、NPN型三极管、PNP型三极管、电容(1 μF)、发光二极管等。 实验(二)　温度报警器 实验目的 1．了解温度报警器的工作原理。 2．进一步熟悉用“实验板”组装电路。 实验原理 1．实验原理框图 2．实验电路图 3．工作原理 接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声。再利用热水使热敏电阻的温度升高，到达某一温度时，Q1的发射极和基极间的电压足够大，导通，蜂鸣器中有电流通过，会发出报警声。 实验器材 电池(3 V)、开关、定值电阻(5.1 kΩ)、热敏电阻、可调电阻、NPN型三极管、有源蜂鸣器等。 [典例]　把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关(干簧管和绕在干簧管外的线圈组成)、电源连成电路，如甲图所示，制成光电报警装置，设计要求：当有光照时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声，电路已经连接一部分，请将电路连接完整。 实验原理与操作 [解析]　电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关 的外面线圈两个接线端构成一个回路；而另一组电池、蜂鸣 器与干簧管继电器开关里面的两个接线端构成另一个回路。 当有光照时，光敏电阻变小，使得干簧管继电器开关存在磁场，导致开关接通，最终使得蜂鸣器发声；若没有光照或者光照很弱时，光敏电阻阻值变大，干簧管外的线圈产生的磁场较弱，干簧管开关自动断开。连接如图所示。 [答案]　见解析图 [典例]　热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有： 待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧)； 电源E(电动势1.5 V，内阻r约为0.5 Ω)； 电阻箱R(阻值范围0～9 999.99 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)； 滑动变阻器R2(最大阻值2 000 Ω)； 微安表(量程100 μA，内阻等于2 500 Ω)； 开关两个，温控装置一套，导线若干。 数据处理和误差分析 同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下： 回答下列问题： ①按图示连接电路； ②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏； ④记录此时的温度和电阻箱的阻值。 (1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。 (2)请用笔画线代替导线，在图乙中将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。 (3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6 000.00 Ω，该温度下热敏电阻的测量值为________________Ω(结果保留到个位)，该测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。 (4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐________(填“增大”或“减小”)。 [解析]　(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前后保持不变，由于该支路与滑动变阻器前半部分并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前后该并联部分电阻变化越小，从而电路两端的电压变化越小，故滑动变阻器应选R1。 (2)电路连接图如图所示。 1．(实验原理的创新)如图所示是用斯密特触发器控制某宿 舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。 解析：天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发 器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通。天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈F，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启。天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈F不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。 答案：见解析 创新考查角度和创新思维 2．(实验器材的创新) 某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。 (1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。