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(共24张PPT)
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。
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。
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：
（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。
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。
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。
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
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
1.实验电路图
2.实验器材
电磁继电器
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。
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。
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。
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
1.实验电路图
2.实验器材
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。
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。
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。
3.拓展学习
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
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

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