20xx教科版高中物理選修3-2第3章第1、2節(jié)傳感器溫度傳感器和光傳感器(參考版)
2024-12-11 22:14本頁(yè)面
【正文】 學(xué)案 1 傳感器 溫度傳感器和光傳感器 [目標(biāo)定位 ] ，理解其工作原理 .、敏感元件的特性 .解幾種溫度傳感器及光傳感器的原理． 一、傳感器 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 在現(xiàn)代生活中，我們時(shí)刻能感受到自動(dòng)控制帶給我們的便利．如馬路上的路燈夜晚發(fā)光，白天自動(dòng)熄滅；當(dāng)你走近自動(dòng)門時(shí)它會(huì)自動(dòng)打開，當(dāng)你離開時(shí)它會(huì)自動(dòng)關(guān)閉；電冰箱啟動(dòng)后，會(huì)自動(dòng)控制壓縮機(jī)工作，使冰箱內(nèi)保持所設(shè)定的低溫 ?? ，這其中的 “ 機(jī)關(guān) ” 是什么？ 答案 在這些電路中分別安裝了不同的傳感器． [要點(diǎn)提煉 ] 1．定義：把被測(cè) 的 非電信息 ，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的 電信息 的器件或裝置． 2．傳感器的結(jié)構(gòu) ―― →非電信息 敏感元件 ― → 處理電路 ―― →電信息 3．敏感元件能直接感受 非電 信息，并把其變換成易于測(cè)量的物理量，形成 電信號(hào)． 常見的敏感元件有力敏元件、 光敏 元件、 熱敏 元件、磁敏元件、氣敏元件等． 4．處理電路能把微小的信號(hào)進(jìn)行 放大 ，并除去 干擾 信號(hào)，使敏感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成便于顯示、記錄、處理和控制的電學(xué)量． 二、敏感元件的原理 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 1. 如圖 1 所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中央．若在 Rt上擦一些酒精，表針將如何擺動(dòng)？若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將如何擺動(dòng)？ 圖 1 答案 由于酒精蒸發(fā)，熱敏電阻 Rt 溫度降低，電阻值增大，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻 Rt，電阻 Rt溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏． 2．如圖 2 所示連接電路，把磁鐵靠近或遠(yuǎn)離干簧管，觀察電路中所發(fā)生的現(xiàn)象．你認(rèn)為干簧管起了什么作用？ 圖 2 答案 把磁 鐵靠近干簧管時(shí)，簧片在磁場(chǎng)的作用下會(huì)磁化為異名磁極相對(duì)的磁鐵．當(dāng)磁力大于簧片的彈力時(shí)，兩者緊密地接觸，電路連通，燈亮．因此，干簧管串聯(lián)在電路中就成為一個(gè)由磁場(chǎng)控制的開關(guān)． [要點(diǎn)提煉 ] 1．熱敏電阻是用 半導(dǎo)體 材料制成的，它具有電阻隨 溫度 靈敏變化的特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 溫度 的測(cè)量． 2．干簧管是一種能感知 磁場(chǎng) 的敏感元件，在電路中的作用就是一個(gè) 由磁場(chǎng)控制 的開關(guān)． 三、溫度傳感器 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 如圖 3 所示為電熨斗的構(gòu)造，其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬． 圖 3 (1)常溫下，電熨斗的上、下觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸 的還是分離的？當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)雙金屬片將怎樣起作用？ (2)熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，這是如何利用調(diào)溫旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的？ 答案 (1)常溫時(shí)，電熨斗的上、下觸點(diǎn)接觸，這樣電熨斗接通電源后能進(jìn)行加熱．當(dāng)溫度過(guò)高 時(shí)雙金屬片膨脹，因上層的熱膨脹系數(shù)較大，故上層膨脹的厲害，雙金屬片向下彎曲，彎曲到一定程度后，兩觸點(diǎn)分離，電路斷開，電熱絲停止加熱；當(dāng)溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱． (2)熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，也就是要求雙金屬片彎曲程度較大時(shí)，兩觸點(diǎn)分離，所以應(yīng) 使調(diào)溫旋鈕下旋．反之，熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕上旋． [要點(diǎn)提煉 ] 1．熱雙金屬片溫度傳感器是由兩種膨脹系數(shù)相差 較大 的不同金屬片焊接或軋制成一體后組成．它對(duì)溫度的感知表現(xiàn)為熱雙金屬片的 形變 ，可以用它控制電
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