第五章 第3节&第4节 自制简单的控制电路-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（教科版）

第3节　传感器的应用举例　 第4节　自制简单的控制电路 新课程目标 核心素养 1.了解传感器在生活和生产中的应用，尝试运用传感器的知识解释一些生活中的问题。 2.了解传感器应用的一般模式。 3.能设计简单的应用传感器的控制电路。 1.物理观念：知道电熨斗、电饭锅、火灾报警器的工作原理。 2.科学思维：能够利用所学知识制作简单的控制电路。 3.科学探究：利用传感器制作简单的自动控制装置，增强实践意识和动手能力。 4.科学态度与责任：了解汽车中的相关传感器。 　传感器的应用举例 1．温度传感器的应用——电熨斗 (1)工作特点：金属底板温度达到设定温度后不再升温，当底板温度降低到一定温度时又会继续加热，即底板总能保持在一定温度范围内。 (2)传感器类型：双金属片温度传感器。上层金属的热膨胀系数大于下层金属的热膨胀系数。 (3)温度调节：通过旋转调温旋钮的升降螺丝。 2．温度传感器的应用——电饭锅 (1)工作特点：煮饭时按下手动开关后自行完成烹煮过程。 (2)传感器类型：温度传感器。 感温铁氧体的特点：常温下具有铁磁性；温度升高到103 ℃时，就失去了铁磁性。 (3)温度控制：感温铁氧体在温度达到103 ℃(居里点)时失去磁性，加热开关断开。 3．光传感器的应用——火灾报警器 (1)工作特点：当密闭空间出现火灾时报警。 (2)传感器类型：遮光型和散射型光传感器。 (3)工作原理：遮光型光电烟雾报警器的发光元件和受光元件是正对的；散射型光电烟雾报警器的发光元件和受光元件不是正对的。都是照射到受光元件上的光强发生变化时，破坏电路的正常状态而报警。 　自制简单的控制电路 1．光控LED灯：有光照的情况下，光敏电阻的阻值小，基极与发射极间电压小，发光二极管不能导通；无光照时光敏电阻阻值大，基极与发射极间电压大，发光二极管导通。 2．温度报警器：接通电源后常温下蜂鸣器不发声，当温度到达某一值时热敏电阻阻值减小到某一值，通过控制三极管所在电路的通断，可使蜂鸣器发出报警声。 [课前小练] 思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)熨烫丝绸衣物比熨烫棉麻衣物，调温旋钮要下调。(×) (2)用电饭锅烧水时可以自动断电。(×) (3)火灾报警器的原理是发生火灾时环境的温度升高利用温度传感器而触发报警。(×) (4)当路灯自动控制电路做好后，不能随意调整路灯点亮熄灭的起控点。(×) (5)路灯自动控制电路中的敏感元件是光敏电阻。(√) 　传感器的应用实例 [思维深化] 1．温度传感器的应用——电熨斗 (1)温度传感器：由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把温度信号转换为电信号进行自动控制。 (2)电熨斗的自动控温原理：其内部装有双金属片温度传感器，如图所示。 常温下，上下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源停止加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。 2．光传感器的应用——火灾报警器 (a)天花板上的烟雾报警器 (b)遮光型 (c)散射型 (1)遮光型光电式烟雾报警器(图b)的发光元件和受光元件是正对的。正常情况下，发光元件发出的光通过透镜聚焦成平行光照射到受光元件上，将其转换成电信号，使整个电路维持在正常状态，不发出警报。发生火灾时烟雾通过罩孔进入检测室，光被烟雾粒子反射或散射，照射到受光元件上的光强明显减弱，破坏了电路的正常状态，由此发出报警信号。 (2) 散射型光电式烟雾报警器(图c)中，发光元件和受光元件不是正对的。正常情况下，发光元件发出的光通过透镜聚焦成平行光，不能照射到受光元件上，电路维持正常状态。而发生火灾时，光经烟雾反射或散射照射到受光元件上，由此发出报警信号。 　如图是电熨斗温度自动控制装置。 (1)常温时，上、下触点应是____________(填“分离”“接触”)； (2)双金属片温度升高时，____________层形变大(填“上”“下”)； (3)假设原来温度上升到60 ℃时断开电源，现要80 ℃时断开电源，应向____________调节调温旋钮(填“上”“下”)。 解析：(1)常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的。 (2)双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开。 (3)原来温度上升到60 ℃时，断开电源，现在要求80 ℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要变大，故应向下调节调温旋钮。 答案：(1)接触　(2)上　(3)下 [针对训练] 1.(多选)用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示，在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ，a、b