【物理】2018届一轮复习人教版传感器的简单使用教案 4页

第46讲 传感器的简单使用 ‎【教学目标】‎ ‎1.知道什么是传感器.‎ ‎2.知道热敏电阻和光敏电阻的作用.‎ ‎3.会讨论常见的各种传感器的工作原理、元件特征及设计方案.‎ ‎4.会设计简单的温度报警器．‎ ‎【教学过程】‎ ‎【实验目的】‎ ‎1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。‎ ‎2．了解传感器在技术上的简单应用。‎ ‎【实验原理】‎ ‎(1)传感器是将它感受到的信号(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。‎ ‎(2)其工作过程如图所示：‎ ‎【实验器材】‎ 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。‎ ‎【实验过程】‎ 一、研究热敏电阻的热敏特性 ‎1．实验步骤 ‎(1)按图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。‎ ‎(2)把多用电表置于“欧姆挡”，并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。‎ ‎(3)‎ 向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。‎ ‎(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。‎ ‎2．数据处理 ‎(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性。‎ 次数 待测量 温度(℃)‎ 电阻(Ω)‎ ‎ ‎ ‎(2)在图所示坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。‎ ‎(3)根据实验数据和R－t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。‎ 二、研究光敏电阻的光敏特性 ‎1．实验步骤 ‎(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆“×100”挡。‎ ‎(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。‎ ‎(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。‎ ‎(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少？并记录。‎ ‎2．数据处理 把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。‎ 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值(Ω)‎ 结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。‎ ‎【注意事项】‎ ‎1‎ ‎．在做热敏实验时，加开水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水温相同，并同时读出水温。‎ ‎2．在光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。‎ ‎3．欧姆表每次换挡后都要重新调零。‎ ‎【实验改进】‎ 对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：‎ ‎1．往RT上擦一些酒精。‎ ‎2．用吹风机将热风吹向电阻RT。‎ 根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性。‎ ‎【实验分析】‎ ‎1．1中指针左偏，说明RT的阻值增大。酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大。‎ ‎2．2中指针右偏，说明RT的阻值减小。电阻RT温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。‎ 优点：改进后的实验简单易操作，能很快得出结论。‎ ‎【典型例题】如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示意图，试说明其工作原理。‎ ‎【解析】 (1)电磁继电器的工作原理 因集成电路允许通过的电流较小，白炽灯泡工作电流较大，所以使用继电器来启闭工作电路。如题图所示虚线框内是电磁继电器，D为动触点，E为静触点。当线圈A 中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动触点D向下与E接触，工作电路接通；当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。‎ ‎(2)控制电路工作原理 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A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，当升高到一定值时，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使灯自动开启。‎ 天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，灯熄灭。‎