高考物理復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)11傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用教案(已修改)
2025-06-20 00:00 本頁(yè)面
【正文】 實(shí)驗(yàn)11 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用【考綱鏈接】《高考大綱》。2. 本實(shí)驗(yàn)見(jiàn)普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》選修32（人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發(fā)中心編著，人民教育出版社出版）的第6章傳感器 第4節(jié)傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（第70~72頁(yè)）。由于本實(shí)驗(yàn)是歷來(lái)的教科書所沒(méi)有的，許多教師沒(méi)有做過(guò)，不太熟悉，有些學(xué)校實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有所需器材（如施密特觸發(fā)器等）,所以要特別重視。以型號(hào)HEF40106B施密特觸發(fā)器為例 圖621圖621是型號(hào)HEF40106B觸發(fā)器的引腳示意圖，由圖可以看出，在同一塊集成片上分別做了6塊獨(dú)立的施密特觸發(fā)器，如果使用第1塊，只需要在接輸入電壓，在接輸出電壓，然后分別把接到穩(wěn)壓電源，接地，就可以工作了。 實(shí)驗(yàn)原理： 圖622將電路按圖622連接，為光敏電阻，為電阻箱，為發(fā)光二極管，A點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸入端，Y點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸出端。適當(dāng)選擇，的阻值后，當(dāng)外界光線很強(qiáng)時(shí)，上的電阻相對(duì)比較小，A點(diǎn)的電壓小于，Y點(diǎn)輸出高電位，發(fā)光二極管兩端的電勢(shì)差很小，因此不能發(fā)光；當(dāng)外界光線變?nèi)鯐r(shí)，上的電阻顯著增大， A點(diǎn)的電壓也顯著增大，當(dāng)增大到時(shí)，Y點(diǎn)輸出低電位，發(fā)光二極管兩端有大約5V的電勢(shì)差，發(fā)光二極管開始正常發(fā)光，如果光線強(qiáng)度又進(jìn)一步開始回升，上的電阻減小，A點(diǎn)的電壓也開始減小，當(dāng)A點(diǎn)的電壓小于時(shí)，Y點(diǎn)又輸出高電位，發(fā)光二極管熄滅。為了更直觀地了解整個(gè)電路工作過(guò)程，也可以分別用兩個(gè)電壓表對(duì)A點(diǎn)和Y點(diǎn)的電壓進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)一：光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饪亻_關(guān)，對(duì)自動(dòng)控制有初步理解。實(shí)驗(yàn)電路：見(jiàn)圖623 圖623 實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)步驟：1. 當(dāng)光弱時(shí)，光敏電阻阻值大，電流小，A端輸入高電位（1），Y端輸出低電位（0），發(fā)光二極管亮，如圖624. 圖6242. 當(dāng)光強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值小，電流大，A端輸入低電位（0），Y端輸出高電位（1），發(fā)光二極管不亮，如圖625。 圖6253. 電阻R1的阻值對(duì)電路的作用。電阻R1的阻值由約20變?yōu)榧s42（見(jiàn)圖），發(fā)光二極管由亮變不亮的轉(zhuǎn)換電流（光敏電阻處）由400變?yōu)?00（見(jiàn)圖626），也就是轉(zhuǎn)換電阻變大了，也就是在光線更暗的情況下燈才能亮。反推之，光控開關(guān)用于路燈控制，要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些。 圖6264. 由于集成電路允許通過(guò)的電流比較小，要用白熾燈泡模擬路燈，就要使用繼電器來(lái)啟閉另外的供電電路，如圖627，燈泡可用“6V ”的，繼電器可以使用微型繼電器，本實(shí)驗(yàn)的繼電器的參數(shù)為：額定電壓: 6 V ，操作電壓: 4 V (minimum) ，釋放電壓: 2 V ，線圈電阻: 100 ohms ，接觸電阻: 0 ohms ，最大電流: 5 A ，最大電壓: 400 V。為了防止繼電器釋放銜鐵時(shí)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)損壞集成電路，必須給它并聯(lián)一只二極管，以提供自感電流的通路。 圖627 （1） 當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值較小，輸入電壓較低，輸出電壓較高，繼電器電流小，不能吸引銜鐵，繼電器開關(guān)處斷開狀態(tài)，白熾燈泡不亮，如圖627.（2）當(dāng)光線較弱時(shí)，光敏電阻的阻值較大，輸入電壓較高，輸出電壓較低，繼電器電流大，繼電器動(dòng)作，吸引銜鐵，繼電器開關(guān)處接通狀態(tài)，白熾燈泡亮，如圖628. 圖628 實(shí)驗(yàn)二、溫度報(bào)警器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟葓?bào)警器的原理，對(duì)自動(dòng)控制進(jìn)一步理解。仿真實(shí)驗(yàn)電路：見(jiàn)圖629 圖629圖629中，為熱敏電阻，溫度升高時(shí)阻值減小，為可變電阻，實(shí)驗(yàn)步驟：1. 當(dāng)溫度較低時(shí)，熱敏電阻的阻值較大，輸入電壓較低，輸出電壓較高，蜂鳴器不響。如圖6210.2. 當(dāng)溫度較高時(shí)，熱敏電阻的阻值較小，輸入電壓較高，輸出電壓較低，蜂鳴器響。如圖6211. 圖6210 圖6211在圖6211的情況下，可以看到蜂鳴器在發(fā)聲，用耳機(jī)可以聽到響聲。例1．熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?，F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4~5Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯（圖中未畫出）、電源（3V、內(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1Ω）、直流電壓表（內(nèi)阻約5kΩ）、滑動(dòng)變阻器（0~20Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。圖Ⅱ（a）圖Ⅱ（b）A3V315 圖6212①在圖（a）的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小。②根據(jù)電路圖，在圖（b）的實(shí)物圖上連線。③簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟1)、往保溫杯中加入熱水，稍等讀出溫度值。2)、 .3)、重復(fù)①，②測(cè)出不同溫度下的數(shù)據(jù)。4)、 .（2）廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度
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