第5章 第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置（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（人教版2019）

实验原理 1．干簧管 (1)特点：感知磁场是否存在的传感器。 (2)作用：将磁场的存在与否转换为电路的通断。 2．继电器 (1)特点：继电器线圈中有电流通过时，开关与触点a接通，无电流时，开关与触点b接通。 (2)作用：将继电器中电流的有无转换为指示灯和蜂鸣器电路的控制，相当于一个自动的双向开关。 3．实验电路 4．工作原理 闭合开关S，系统处于防盗状态，当门窗紧闭时，磁体M使干簧管处于导通状态，继电器使开关c与触点a接通，二极管LED发光。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，使开关转换为c、b接通，蜂鸣器H发声报警。 实验器材 干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R(330 Ω)、蜂鸣器H、电源、小磁体、开关等。 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，按照实验电路图连接电路。 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。 实验(二)　光控开关 实验目的 1.了解光控开关的工作原理。 2.练习利用光控开关制作自动控制设备。 实验原理 1．晶体三极管 (1)两种类型 (2)三个电极 ①发射极e，②基极b，③集电极c。 (3)重要特性 ①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，这就是三极管的电流放大作用。 ②在控制电路中具有完成断路和接通的开关作用。 2．光控开关 (1)电路图 (2)工作原理 当光照较强时，RG较小，加在基极上电压较小，三极管不导通，发光二极管LED不亮；当光线较弱时，RG阻值增大，加在基极上电压增大，当达到一定程度后，三极管被导通，发光二极管LED开始发光。 3．光控开关控制电路 (1)电路图 (2)工作原理 当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，继电器所在的回路相当于断路；当环境光线比较暗时，光敏电阻RG阻值较大，三极管导通，集电极电流较大，驱动继电器吸合开关S，点亮灯泡L。(注：与继电器并联的二极管D，提供自感电流释放通路，以保护三极管不被烧坏。) 实验器材 可调电阻R1(最大电阻为51 kΩ)、限流电阻R2(330 Ω)、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L(6 V、0.3 A)、二极管D、电源等。 实验步骤 1．按照实验电路图连接电路，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，当光照增强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 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．光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则将烧坏门电路集成块。 3．光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些。 [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]　(2021·山东等级考)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： 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。 回答下列问题： (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