2019-2020學(xué)年人教版物理選修3-2課件：第六章　本章整合

1、-1- 本 章 整 合 -2- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納 知識構(gòu)建 思考并回答下列問題: 本章知識可分為二個(gè)單元。第一單元:傳感器及其工作原理;第 二單元:傳感器的應(yīng)用。 1.思考關(guān)于“傳感器及其工作原理”學(xué)習(xí)的內(nèi)容。正確填寫下圖。 答案:電學(xué)量通斷金屬熱電阻熱敏電阻光敏 電阻敏感元件電學(xué)量 -3- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納 知識構(gòu)建 2.思考關(guān)于“傳感器的應(yīng)用”學(xué)習(xí)的內(nèi)容。正確填寫下圖。 答案:放大轉(zhuǎn)換應(yīng)變片力傳感器雙金屬片 感溫鐵氧體溫度傳感器光電三極管光傳感器 模擬 數(shù)字 -4- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 專題一常見傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 1.傳

2、感器感受的通常是非電學(xué)量,如力、熱、磁、光、聲等,而它 輸出的通常是電學(xué)量,這些輸出信號是非常微弱的,通常要經(jīng)過放 大后,再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作,傳感器原理如下所示。 非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量 2.傳感器的分類:常見的傳感器有色標(biāo)傳感器、溫度傳感器、力 傳感器、電容式位移傳感器、電感式位移傳感器等。 -5- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 3.常見敏感元件及特性 (1)光敏電阻:光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化,光照增強(qiáng)電 阻減小,光照減弱電阻增大。 (2)熱敏電阻和金屬熱電阻:金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增 大,熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。

3、 (3)電容器:平行板電容器的電容與極板面積、極板間距及電介質(zhì) 材料有關(guān),電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息并將其轉(zhuǎn) 化為電容變化。例如,當(dāng)極板受力時(shí)會(huì)改變極板間距,從而引起電 容變化。 (4)霍爾元件:能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學(xué)量 的元件。 -6- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 【例題1】 如圖所示,一火警報(bào)警器的部分電路示意圖。其中R2 為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器,電流表為值班室的 顯示器,a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),顯示器 的電流I,報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是() A.I變大,U變大 B.I變大,U變

4、小 C.I變小,U變大 D.I變小,U變小 解析:R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,則R2的阻值減小。R2R總 I干U1U3I,故顯示器的電流I變小,由U=E-I干r,I干變大, 知U變小,故選項(xiàng)D正確。 答案:D -7- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1(多選)如圖所示,某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的 行人監(jiān)控裝置,R1為光敏電阻,R2為定值電阻,A、B接監(jiān)控裝置。則( ) A.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓升高 B.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓降低 C.當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí),可增大A、B之間的電壓 D.當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí),可增大

5、A、B之間的電壓 -8- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 解析:R1是光敏電阻,有光照射時(shí),阻值變小,當(dāng)有人通過而遮蔽光 線時(shí),R1的阻值變大,回路中的電流I減小,A、B間的電壓U=IR2減小, 故A錯(cuò)誤,B正確;由閉合電路歐姆定律得:U=E-I(R1+r),當(dāng)僅增大R2 的阻值時(shí),電路中的電流減小,A、B間的電壓U增大,故C正確;當(dāng)僅 減小R2的阻值時(shí),電路中的電流增大,A、B間的電壓U減小,故D錯(cuò)誤。 故應(yīng)選BC。 答案:BC -9- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 專題二傳感器的應(yīng)用 1.傳感器的應(yīng)用過程包括三個(gè)環(huán)節(jié):感、傳、用。 (1)“

6、感”是指傳感器的敏感元件感應(yīng)信息,并轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。 (2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學(xué)信 息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 (3)“用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來的信息進(jìn)行某種顯示或某 種動(dòng)作。 2.處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問題時(shí),可將整個(gè)電路分解為: (1)傳感器所在的信息采集部分; (2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān)); (3)執(zhí)行電路。 -10- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 【例題2】 現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng),要求當(dāng)熱 敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 時(shí),系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有:熱敏 電阻,報(bào)警器(內(nèi)阻很小,流過的電

7、流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警),電阻箱(最大 阻值為999.9 ),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計(jì)),滑動(dòng)變阻器 R1(最大阻值為1 000 ),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 ),單刀 雙擲開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。 在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報(bào) 警器的電流超過20 mA時(shí),報(bào)警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫 度升高而減小,在60 時(shí)阻值為650.0 。 -11- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 (1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。 (2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器(選填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)

8、: 電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,這 一阻值為 ;滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于(選填“a”或 “b”)端附近,不能置于另一端的原因是。 將開關(guān)向(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器 的滑片,直至。 -12- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 (4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報(bào)警 系統(tǒng)即可正常使用。 解析:(1)先用電阻箱替代熱敏電阻,連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試。 電路圖連接如答案所示。 (2)當(dāng)電路中電流Ic=10 mA時(shí),根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic= , 解得R總=1 800 ,此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 ,則滑動(dòng)變阻器

9、的 阻值為1 150 ,所以滑動(dòng)變阻器選R2。 (3)當(dāng)熱敏電阻阻值小于650 時(shí),報(bào)警器就會(huì)報(bào)警,用電阻箱替 代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié),應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650 。若接通電源 后電路中的電流過大(超過20 mA),報(bào)警器就會(huì)損壞,電流越小越安 全,所以為了電路安全,閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端。 用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試,應(yīng)將開關(guān)向c端閉合,開關(guān)閉 合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警。 -13- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 答案:(1)連線如圖所示。 (2)R2 (3)650b接通電源后,流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA,報(bào)警 器可能損壞c報(bào)警器開始報(bào)警 -14-

10、本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù),在自動(dòng)控制中發(fā)揮著 重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換 成便于測量的量(通常是電學(xué)量),例如熱敏傳感器,主要是應(yīng)用了半 導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖線如 圖甲所示,圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動(dòng)報(bào)警 器線路圖。問: -15- 本 章 整 合 知識構(gòu)建專題歸納專題歸納 專題一專題二 (1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響,c應(yīng)接在(選填“a”或 “b”)處。 (2)若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向 (選填“左”或“右”)移動(dòng)。 (3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí),無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變 阻器的滑片P都不能使報(bào)警器工作,且電路連接完好,各電路元件都 能處于工作狀態(tài),則造成工作電路不能工作的原因可能是 。 解析:(1)熱敏電阻RT在溫度升高時(shí)阻值變小,