资源简介

5.3　课时1　门窗防盗报警装置
【学习目标】
1.通过任务1及其活动,知道干簧管和电磁继电器的工作原理。(科学探究)
2.通过任务2及其活动,学会使用继电器,知道门窗防盗报警装置的工作原理,能组装门窗防盗报警装置。(科学思维、科学探究)
3.通过任务3及其活动,学会利用电路元件组装制作简单的温度报警器(科学探究)
【自主预习·悟新知】
思考并回答问题。
思考1:一火警报警器的部分电路示意图如图所示,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(温度越高,其阻值越小),电流表为值班室内的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是

思考2:“光控开关”实验需要哪些器材



正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)干簧管的工作原理是电磁感应。 ( )
(2)门窗防盗报警装置中,继电器相当于一个自动的双向开关。 ( )
(3)发光二极管是一种常用的光传感器,其作用是将光信号转换为电信号。 ( )
【合作探究·提素养】
任务1　实验器材和装置
如图所示,我们要设计一个具有自动提示报警功能的门窗防盗报警装置。在睡觉前连接好电路,启动防盗报警装置。当门窗紧闭时,蜂鸣器不响,绿色指示灯亮;当门窗被打开时,蜂鸣器发出声音警报,指示灯灭。
1.绿色指示灯与蜂鸣器应该并联还是串联


2.干簧管在什么时候会闭合电路


3.干簧管可把什么非电学量转化为什么电学量


4.继电器是实现当输入量(激励量)的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种元件。图是一个通过电磁继电器控制电动机工作的电路图。结合电路图,请你简要说说电磁继电器的控制原理。



1.干簧管:可将门与门框的相对位置这一①　　　　量转换为电路的②　　　　这一电学量。
2.继电器:如图所示,继电器断电时③　　　　(选填“有”或“无”)磁性,弹簧将衔铁弹起来,④　　　　用电器工作;继电器通电时⑤　　　　(选填“有”或“无”)磁性,可将衔铁吸下来,⑥　　　　用电器工作。
3.实验所需的器材:常开型⑦　　　　、⑧　　　　、发光二极管、电阻器、⑨　　　　、电源、小磁铁、开关、导线等。
继电器的应用
某一监测锅炉内的压力大小的报警器如图所示,在压力小于某个安全值时,绿灯常亮。当压力超过安全值时,红灯亮、电铃响而报警。请说明其工作原理。





任务2　电路工作原理
下图是门窗防盗报警装置电路图,思考、回答下列问题。
1.开关S处于断开状态时,该电路是否具有报警功能


2.电阻R的作用是什么


3.开关S闭合后,门扇上的磁体M靠近干簧管SA时,继电器的动触点c与哪个静触点接触,此时哪个用电器工作


4.当门扇被意外打开时,继电器的动触点c与哪个静触点接触,此时哪个用电器工作



　　电路工作原理:闭合电路开关S,系统处于防盗状态。当门窗紧闭时,⑩　　　　靠近干簧管SA,干簧管两个簧片被　　　　相吸而接通继电器线圈K。继电器的动触点c与触点　　　　接通,发光二极管LED发光,显示处于正常状态。当门窗开启时,　　　　离开干簧管,干簧管因　　　　断开,继电器被断电。继电器的动触点c与触点　　　　接通,蜂鸣器H发声报警。
应用　报警装置
一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图如图所示。门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验,灯的亮灭能反映门的开关状态。门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比 ( )
A.红灯亮,UR2变大　　　　B.绿灯亮,UR2变大
C.绿灯亮,UR2变小 D.红灯亮,UR2变小
任务3　实验操作
对照实验原理与实验电路图,阅读课本“实验操作”部分的内容,回答下列问题。
1.怎样验证干簧管是否能正常工作



2.安装发光二极管要注意什么




3.本设计工作电路与控制电路是否共用电源


　　实验步骤:
(1)检查干簧管的簧片是否能正常　　　　。
(2)确定各元件可以正常工作后,按照设计的电路图连接电路。连接发光二极管时要注意将其　　　　与电源正负极对应连接。
(3)闭合开关S后,将磁体靠近和远离干簧管,分别观察实验现象。
应用　制作简单的温度报警器
传感器担负着信息的采集任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)。例如热敏传感器,主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻,热敏电阻随温度变化的图线如图1所示,图2是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器线路图。
(1)为了使温度过高时报警器铃响,c应接在　　　　(选填“a”或“b”)处。
(2)若使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器滑片P向　　　　(选填“左”或“右”)移动。
(3)如果在调试报警器达最低报警温度时,无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作,且电路连接完好,各电路元件都能处于工作状态,则造成工作电路不能工作的原因可能是　　　　。
【随堂检测·精评价】
1.(任务1)进行安装“门窗防盗报警装置”实验,下列器材不需要的是 ( )
A.干簧管 B.光敏电阻
C.继电器 D.电阻器
2.(任务1)小型电磁继电器的构造示意图如图所示,其中L为含铁芯的线圈,P为可绕O点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个接线柱。电磁继电器与传感器配合,可完成自动控制的要求,其工作方式是 ( )
A.A与B接信号电压,C与D跟被控电路串联
B.A与B接信号电压,C与D跟被控电路并联
C.C与D接信号电压,A与B跟被控电路串联
D.C与D接信号电压,A与B跟被控电路并联
3.(任务2)(多选)温度自动报警器的工作原理图如图所示,图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计。则下列说法正确的是 ( )
A.温度低于警戒温度时,电铃报警
B.温度高于警戒温度时,电铃报警
C.温度低于警戒温度时,电铃控制电路处于开路状态,指示灯亮
D.温度高于警戒温度时,电铃控制电路处于通路状态,指示灯亮
4.(任务2、3)(多选)如图所示,是具有自动报警功能的防盗门,它利用干簧管作为传感器,继电器(虚线方框部分)作为执行装置。下列说法正确的是 ( )
A.当门紧闭时,磁体M处在干簧管SA里面,开关c与b接通
B.当门紧闭时,磁体M处在干簧管SA里面,开关c与a接通
C.当门被推开时,磁体M离开干簧管SA,继电器被断电,开关c与b接通
D.当门被推开时,磁体M离开干簧管SA,开关c与b接通,蜂鸣器H发出报警
参考答案
自主预习·悟新知
思考1:当传感器R2所在处出现火情时,R2的阻值减小,则外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中总电流将增大,由U=E-Ir可知,路端电压减小,即报警器两端的电压U将减小;因总电流I增大,则R1两端的电压增大,并联部分的电压减小,则可知流过R3的电流I3减小,流过R2的电流I2=I-I3变大。
思考2:可调电阻、限流电阻、光敏电阻、三极管、发光二极管、继电器、灯泡、二极管、电源及导线等。
判断　(1)×　(2)√　(3)×
合作探究·提素养
任务1
问题引领
1.并联。
2.有磁体接近时。
3.可将门与门框的相对位置这一非电学量转换为电路的通断这一电学量。
4.控制电路开关接通时,电磁铁线圈中有电流,电磁铁有很强的磁性,能克服弹簧的弹力把上方的衔铁吸引下来,使触点接触,电动机的工作电路接通,电动机工作。控制电路开关断开时,电磁铁线圈中没有电流,电磁铁没有磁性,衔铁在弹簧的弹力作用下上升,触点断开,电动机的工作电路断开,电动机停止工作。
知识生成　①非电学　②通断　③无　④甲　⑤有　⑥乙
⑦干簧管　⑧继电器　⑨蜂鸣器
应用探究
活动　【提示】当锅炉内压力正常时,弹簧把活塞顶开,1、2触点断开,电磁铁没有磁性,衔铁被弹簧拉起,使3、4触点接通,绿灯亮,表示安全。当锅炉内压力超过安全值时,活塞推动金属片使1、2触点连接,电磁铁通电把衔铁吸下来,使3、5触点接通,红灯亮,铃响,从而起到报警作用。
任务2
问题引领
1.没有,因为开关S断开时工作电路无法工作。
2.发光二极管的正向电阻很小,为了防止电流过大,需要电阻R起保护电路的作用。
3.继电器的动触点c与静触点a接触,此时发光二极管亮,显示门被关闭。
4.继电器的动触点c与静触点b接触,此时蜂鸣器H报警,提示有贼进入。
知识生成　⑩磁体M　磁化　a　磁体　失磁　b
应用探究
例1　D　【解析】门打开后,R3减小,导致R总减小,I总增加,Ur和UR1变大,UR2=E-(UR1+Ur)减小,IR3=I总-增加,电磁继电器磁性增强把衔铁拉下,红灯亮,绿灯灭,A、B、C三项错误,D项正确。
任务3
问题引领
1.将磁体靠近干簧管,看簧片能否正常闭合,再将磁体移开,看簧片是否能正常断开。
2.要将其正负极与电源正负极对应连接。
3.是。
知识生成　开合　正负极
应用探究
例2　(1)a　(2)左　(3)图2中左边电源端电压太小,或者线圈的匝数太少,或者弹簧的劲度系数太大等
【解析】(1)从所给的图线可知,热敏电阻随温度的升高而减小,从而使电路中的电流增大,要求温度过高时报警器铃响,则c应接在a处时电路才会接通。
(2)滑动变阻器滑片P向左移动时,会使启动报警的温度提高。
(3)当电路连接完好且各元件都处于工作状态而电路又不能工作时,说明电路中电流过小,磁铁的磁性太弱,以致不能控制右侧的电路接通,原因有多种,可能是电源端电压过小,也可能是线圈的匝数过少,还可能是弹簧的劲度系数过大等。
随堂检测·精评价
1.B　【解析】本实验用干簧管做传感器,继电器做“控制机构”,电阻器保护电路,不需要光敏电阻,B项正确。
2.A　【解析】由图可知A、B是电磁继电器线圈,所以A、B应接信号电压,线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或分离,从而使C、D接通或断开,进而起到控制作用,A项正确。
3.BC　【解析】当温度低于警戒温度时,控制电路处于开路状态,电磁铁线圈没有电流通过,电磁铁没有磁性。此时指示灯通过常闭触点与工作电源接通,指示灯亮,C项正确,D项错误;温度升高,水银面上升,因水银是导体,当温度上升到金属丝下端所指温度时,控制电路被接通,电磁铁线圈就有电流通过,电磁铁产生磁性吸引衔铁,使触点开关闭合,工作电路形成回路,电铃就响起来,发出报警信号,A项错误,B项正确。
4.BCD　【解析】当门紧闭时,磁体处在干簧管里面,继电器接通,开关c与a接通,LED灯亮,当门被推开时,磁体离开干簧管,继电器断电,开关c与b接通,LED灯不亮,蜂鸣器H发出报警,B、C、D三项正确。

展开更多......

收起↑