5.3 传感器的应用举例 5.4自制简单的控制电路 课件 -2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

高中物理教科版（2019）选择性必修第二册 第五章 传感器 第3节 传感器的应用举例 第4节 自制简单的控制电路 传感器是构成自动控制系统的必要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地捕捉和转换，那么一切控制将无法实现。 新课导入 1.了解传感器在生活中的应用。 2.会利用干簧管制作简单的自动控制装置，如门窗防盗报警装置。 3.会利用光敏电阻制作简单的自动控制装置，如光控开关。 学习目标 1.传感器的应用举例 （1）温度传感器的应用——电熨斗 ①加热过程 ●通电后，电热丝发热 → 底板升温 → 双金属片受热向下弯曲。 ●达到设定温度时，双金属片弯曲使触点分离→电路断开→停止加热。 ②降温与重新加热 底板散热降温→双金属片逐渐恢复形状。 温度降至某一值时，触点重新接触→电路接通→再次加热。 循环往复，使温度保持在设定范围内。 工作原理： 新知学习 （2）温度传感器的应用——电饭煲 ①感温铁氧体特性 常温下：具有铁磁性，能被磁体吸引。 达到103℃（居里温度/居里点）：失去铁磁性，不能被磁体吸引。 ②温度控制原理简述 当温度达到居里点（103℃）时，感温铁氧体失去磁性，释放永磁铁，触发机械开关动作，从而切断或转换电路，实现自动停止加热或保温。 新知学习 1. 煮饭时为什么要先按下手动开关？松手后手动开关是否会恢复到如图5-3-4（b）所示的状态，为什么？ 2. 水沸腾后锅内温度大约为多少摄氏度，为什么？ 思考与交流 按下手动开关是为了使电饭锅内的加热电路接通，开始加热。由于感温铁氧体在常温下具有铁磁性，能够吸引永磁体，使开关保持在闭合状态，因此松手后开关不会自动弹起，电路继续保持通电加热状态。 水沸腾后锅内温度保持在约100℃（标准大气压下）。这是因为水在沸腾过程中吸收热量用于汽化，温度不会继续上升，直到水分基本蒸发完。 学习目标 3. 饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动发生什么动作？ 4. 如果用电饭锅烧水，会发生什么现象，能否自动断电？ 饭熟后，锅底水分减少，温度会逐渐升高至超过100℃。当锅底温度达到感温铁氧体的居里点（约103℃）时，感温铁氧体失去磁性，永磁体在弹簧作用下弹开，切断加热电路，电饭锅自动切换到保温状态。 用电饭锅烧水时，水会一直沸腾，温度保持在100℃左右，不会达到103℃的居里点，因此感温铁氧体不会失去磁性，开关不会自动断开，电饭锅不能自动断电，会持续加热直至手动关闭或水烧干。 学习目标 情况 光路状态 受光情况 电路状态 正常 发光 → 透镜聚焦 → 受光 光强正常 电路正常，不报警 火灾 烟雾进入 → 光被散射/反射 光强减弱 电路异常，发出报警 情况 光路状态 受光情况 电路状态 正常 发光→透镜聚焦 光无法到达受光元件 电路正常，不报警 火灾 烟雾进入→光被散射/反射至受光元件 光到达受光元件 电路异常，发出报警 ②遮光型光电烟雾报警器 ①散射型光电烟雾报警器 （3）温度传感器的应用——火灾报警器 学习目标 当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。 靠近：蜂鸣器不响，指示灯亮； 远离：蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。 干簧管 实验1 门窗防盗报警装置 2.自制简单的控制电路 新知学习 1.实验电路图 2.实验器材 电磁继电器 新知学习 发光二极管和普通二极管都具有单向导电性，发光二极管除了具有单向导电性外，还能发光，发光二极管是用磷化稼或氮化稼等半导体材料制成的，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8 V。 新知学习 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。 闭合电路开关S，系统处于防盗状态。 新知学习 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，按照图所示连接电路。 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。 新知学习 在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭。 光照弱，路灯开启； 光照强，路灯熄灭。 光敏电阻 晶体三极管 实验2 光控开关 新知学习 1.实验电路图 2.实验器材 新知学习 晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。三极管由三个电极组成，分别是发射极 e，基极 b 和集电极 c，有 NPN 型和 PNP 型两种。 三极管的一个重要特性是，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。此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用，对 NPN 型三极管来说，当基极 b 电压比 发射极 e 高 0.7V 时，三极管导通，集电极 c上有电流，否则没电流。 新知学习 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。 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。 新知学习 1.如图所示连接电路，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。 新知学习 新知学习 3.拓展学习 新知学习 新知学习 1.在如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（　　） A．灯亮，电动机转起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响 C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响 B 当堂检测 2.如图甲所示为某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（该电阻特性是光照强，导电性好）、R2为定值电阻，A、B接监控装置。如图乙所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小 B．图甲中，仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 C．图乙中，温度升高至74℃时，灯L2亮报警 D．图乙中，温度升高至78℃时，灯L1亮报警 A 当堂检测 当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。 01 实验1 门窗防盗报警装置 在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭。 02 实验2 光控开关 传感器的应用举例 （1）温度传感器的应用——电熨斗 （2）温度传感器的应用——电饭煲 （3）温度传感器的应用——火灾报警器 自制简单的控制电路 课堂总结 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $