高中物理《傳感器的應用》學案2

111第三節(jié) 傳感器的應用（二）學習目標1 理解溫度傳感器的應用電飯鍋的結構及工作原理2 了解溫度傳感器的應用各種數字式測溫儀的特點及測溫元件3 理解光傳感器的應用機械式鼠標器的構造及工作原理4 了解光傳感器的應用火災報警器的構造及工作原理5 會用各類傳感器（光傳感器、溫度傳感器等）設計簡單的控制電路課本導讀一 溫度傳感器的應用電飯鍋1 電飯鍋的內部結構（如圖631所示）：電飯鍋主要由接線螺釘、觸點、轉軸、開關按鈕、彈簧、內膽底等構成其中為主要元件，它是用、和混合燒結而成的它的特點主要有：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到時，就失去性，不能被磁體吸引了該溫度在物理學中稱為該材料的或圖6312 電飯鍋的工作原理：二 溫度傳感器的應用測量儀1 測溫儀的原理：溫度傳感器要以把轉換成，再由指針式儀表或數字式儀表顯示出來這就是指針式測溫儀和數字式測溫儀的原理由于電信號可以遠距離傳輸，所以應用溫度傳感器可以進行遠距離測溫2 測溫元件：它可以是、（利用該元件可以實現無接觸測溫）三 光傳感器的應用鼠標器1 機械式鼠標器的內部結構：它由一個滾球、兩個滾軸、兩個（它的邊緣開有許多等間距的小齒）、兩個（LED）、還有兩個（兩個光傳感器）等組成的2 機械式鼠標器的工作原理：當鼠標器在桌面上移動時，滾球的運動通過帶動兩個轉動，紅外線接收管就收到的，輸出相應的計算機分別統(tǒng)計x，y兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標產生相應的四 光傳感器的應用煙霧散射式火災報警器1 煙霧散射火災報警器的構造：帶孔的罩子內裝有、和不透明的檔板2 煙霧散射式火災報警器的工作原理：平時，收不到LED發(fā)出的光，呈現狀態(tài)煙霧進入罩內后對光有作用，使部分光線照射到，其電阻變，與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變化，就會發(fā)出警報圖632典型例題【例1】如圖632是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關，手動閉合后，當此開關溫度達到居里點（103）時，會自動斷開S2是一個自動控控溫開關，當溫度低于70時，會自動閉合；溫度高于80時會自動斷開，紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈，分流電阻R1R2500，加熱電阻絲R350，兩燈電阻不計（1） 分析電飯煲的工作原理（2） 計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比（3） 簡要回答，如果不閉合開關S1，能將飯煮熟嗎？【解析】（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合S1，這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80，S2自動斷開，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103時，開關S1自動斷開，這時飯已經煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于散熱，待溫度將至70時，S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達到80時，S2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)（2）加熱時電飯煲消耗的電功率P1U2/R并，保溫時電飯煲消耗的功率P2，兩式中從而有（1） 如果不閉合開關S1，開始S2總是閉合的，R1被短路，功率為P1，當溫度上升到80時，S2自動斷開，功率降為P2，溫度降到70，S2自動閉合溫度只能在7080之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯【例2】如圖633所示為實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪車輪轉動時，A發(fā)出的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉換成電信號，由電路記錄和顯示若實驗顯示單位時間的脈沖數n，累積脈沖數為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數據是；小車速度的表達式為V；行程的表達式為s圖633【解析】小車的速度等于車輪的周長與單位時間內車輪轉動圈數的乘積設車輪的半徑為R，單位時間內車輪轉動圈數為k，則有V2Rk若齒輪的齒數為P，則齒輪轉一圈，電子電路顯示的脈沖數即為P，已經單位時間內的脈沖數為n，所以單位時間內齒輪轉動圈數為n/P由于齒輪與車輪同軸相連，他們在單位時間內轉動圈數相等，即kn/P由以上兩式可得：v2Rn/P同理，設車輪轉動的累積圈數為k，則有s=2Rk，且kN/P，所以s2RN/P可見，要測小車的速度v和行程s，必需測出單位時間的脈沖數n和累積脈沖數N，車輪半徑R和齒輪的齒數P【答案】車輪的半徑R和齒輪的齒數P：2Rn/P2RN/P課時3傳感器的應用（二）【課本導讀】一、1永磁體，感溫磁體，電熱板，感溫磁體，氧化錳、氧化鋅，氧化鐵粉末，103oC，鐵磁，居里溫度，居里點2煮飯時按下開關按鈕，與永磁體相連的一端上升，下觸點上升與上觸點相連，開始時溫度較低，感溫磁體具有磁性，吸引下方的永磁體，所以手松開后開關按鈕也不會恢復到圖示的狀態(tài)，電路處于接通狀態(tài)，隨著電熱板產生熱量的增多，溫度不斷升高，當溫度上升到約103oC時，感溫磁體就失去鐵磁性，不再吸引永磁體，永磁體在彈簧彈力的作用下下降，斷開電路，停止加熱。二、1溫度，電信號2熱敏電阻，金屬絲電阻，熱電偶，紅外線敏感元件三、1碼盤，紅外發(fā)射管，紅外接收管2滾軸，碼盤，紅外線脈沖，電脈沖信號，位移四、1發(fā)光二極管，光電三極管2光收三極管，高電阻，散射，光電三極管，小【達標測試】1 ABCD2（1）溫度傳感器（2）光傳感器（3）光傳感器（4）光傳感器、聲傳感器（5）光（紅外線）傳感器（6）聲傳感器（7）光（紅外線）傳感器（8）光（紅外線）傳感器3 BC4ACD5A6AD7B8B9A10（1）R1應該遠大于發(fā)熱板的等效電阻。因為R1和紅燈只起指示作用，消耗的電功率遠小于發(fā)熱板的功率，兩者又是并聯接入電路的，電壓相同，所以流過R1的紅燈的電流遠小于流過發(fā)熱板的電流，因此R1應該遠大于發(fā)熱板的等效電阻。（2）不的沸騰溫度為100 oC，燒開時水溫不會達到103 oC，所以自動斷電功能不起作用。【擴展提高】1（1）如圖所示。（2）當光增強時，光敏電阻阻值變小，放大器的輸入端電流增大，輸出端回路中通過線圈A中的電流增大到某一值時，就會將銜鐵C吸下，使D斷開，小燈泡滅；反之，光弱時，光敏電阻阻值增大，D接通，燈亮。111