3.4-用傳感器制作自控裝置、3.5-用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度-.

1、2021-12-20第四節(jié)用傳感器制作自控裝置第四節(jié)用傳感器制作自控裝置第五節(jié)用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度第五節(jié)用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度2021-12-20課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解與傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習(xí)用傳感了解與傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習(xí)用傳感器制作自動裝置器制作自動裝置2知道什么是磁傳感器，了解霍爾元件的工作原知道什么是磁傳感器，了解霍爾元件的工作原理及如何用霍爾元件測磁感應(yīng)強(qiáng)度理及如何用霍爾元件測磁感應(yīng)強(qiáng)度重點難點：重點難點：1.實驗的操作實驗的操作2加深對傳感器原理的理解加深對傳感器原理的理解3干簧管的作用及霍爾元件的工作原理干簧管的作用及霍爾元件的工作原理202

2、1-12-20第第五五節(jié)節(jié)核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課標(biāo)定位課標(biāo)定位2021-12-20課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、應(yīng)用光敏電阻制作光控自動照明燈電路一、應(yīng)用光敏電阻制作光控自動照明燈電路1實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康牧私馀c傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習(xí)用傳感了解與傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習(xí)用傳感器制作自動控制裝置器制作自動控制裝置2實驗器材實驗器材二極管二極管VD、晶閘管、晶閘管VS、光敏電阻、光敏電阻RG、定值電阻、定值電阻R(7.5 M)、燈泡、燈泡L、萬用表、導(dǎo)線、萬用表、導(dǎo)線3實驗原理實驗原理2021-12-20圖圖341

3、由晶閘管由晶閘管VS與電燈與電燈L構(gòu)成主構(gòu)成主回路，控制回路由回路，控制回路由R與與RG組組成的分壓器及二極管成的分壓器及二極管VD構(gòu)構(gòu)成，如圖成，如圖341所示所示(1)白天自然光較強(qiáng)時，光白天自然光較強(qiáng)時，光敏電阻呈低電阻，與敏電阻呈低電阻，與R分壓分壓后使晶閘管后使晶閘管VS門電極處于門電極處于低電平，低電平，VS關(guān)斷關(guān)斷2021-12-20(2)當(dāng)夜幕降臨時，照在當(dāng)夜幕降臨時，照在RG上的自然光減弱，上的自然光減弱，RG呈高電阻，使呈高電阻，使VS的門電極處于高電平，的門電極處于高電平，VS獲正獲正向觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，燈向觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，燈L亮亮(3)改變改變R的阻值，即改變其與的阻值，

4、即改變其與RG的分壓比，可的分壓比，可調(diào)整電路的起控點調(diào)整電路的起控點(4)二極管二極管VD，晶閘管，晶閘管VS的特性的特性二極管：具有單向?qū)щ娦援?dāng)給二極管加正二極管：具有單向?qū)щ娦援?dāng)給二極管加正向電壓時，它的阻值很??；當(dāng)給二極管加反向向電壓時，它的阻值很?。划?dāng)給二極管加反向電壓時，它的電阻很大電壓時，它的電阻很大晶閘管晶閘管VS：當(dāng)晶閘管承受反向電壓時，不論：當(dāng)晶閘管承受反向電壓時，不論門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)當(dāng)晶閘管承受正向電壓時，僅在門極承受態(tài)當(dāng)晶閘管承受正向電壓時，僅在門極承受正向電壓情況下晶閘管才導(dǎo)通正向電壓情況下晶閘管才導(dǎo)通2021

5、-12-204實驗步驟實驗步驟(1)將多用電表旋鈕撥至將多用電表旋鈕撥至R1 k擋，調(diào)零后，測量擋，調(diào)零后，測量電阻電阻R的阻值，檢查的阻值，檢查R是否符合要求是否符合要求(2)將多用電表旋鈕撥至將多用電表旋鈕撥至R1 k擋，調(diào)零后，用兩擋，調(diào)零后，用兩表筆分別接二極管兩極，然后將兩表筆位置對表筆分別接二極管兩極，然后將兩表筆位置對調(diào)若兩次測量結(jié)果一次較小，一次很大，則二調(diào)若兩次測量結(jié)果一次較小，一次很大，則二極管性能良好極管性能良好(3)將多用電表旋鈕撥至將多用電表旋鈕撥至R1 k擋，紅表筆接晶閘擋，紅表筆接晶閘管管K極，黑表筆同時接通極，黑表筆同時接通G、A極，在保持黑表筆極，在保持黑表筆

6、不脫離不脫離A極狀態(tài)下斷開極狀態(tài)下斷開G極，指針指示幾十極，指針指示幾十2021-12-20歐至一百歐，然后瞬時斷開歐至一百歐，然后瞬時斷開A極再接通，若指針指極再接通，若指針指示示位置，則表明晶閘管良好位置，則表明晶閘管良好(4)按照電路圖，將各元件焊接，安裝好按照電路圖，將各元件焊接，安裝好(5)檢查各元件的連接，確保無誤檢查各元件的連接，確保無誤(6)接通電源，觀察強(qiáng)光照射光敏電阻時和用黑紙接通電源，觀察強(qiáng)光照射光敏電阻時和用黑紙包裹光敏電阻時燈泡包裹光敏電阻時燈泡L的狀態(tài)的狀態(tài)二、磁傳感器的原理與應(yīng)用二、磁傳感器的原理與應(yīng)用1磁傳感器是把磁傳感器是把_變成變成_，從而實現(xiàn)，從而實現(xiàn)對磁

7、感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行測量的對磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行測量的2霍爾元件：能夠把霍爾元件：能夠把_這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成換成_這個電學(xué)量的裝置這個電學(xué)量的裝置3用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度時，通電螺線管產(chǎn)生用傳感器測磁感應(yīng)強(qiáng)度時，通電螺線管產(chǎn)生_，其方向符合，其方向符合_磁信號磁信號電信號電信號磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓電壓磁場磁場右手螺旋定則右手螺旋定則2021-12-20核心要點突破核心要點突破一、怎樣理解光控開關(guān)的工作原理一、怎樣理解光控開關(guān)的工作原理圖圖342圖圖342所示的光控電路用發(fā)光二極管所示的光控電路用發(fā)光二極管LED模仿路燈，模仿路燈，RG為光敏電阻，為光敏電阻，R1的最大電阻為的最大電阻為51 k，

8、R2為為330 .2021-12-20當(dāng)天黑時，光線變?nèi)酰?dāng)天黑時，光線變?nèi)?，RG電阻變大，串聯(lián)電路中電阻變大，串聯(lián)電路中RG分得電壓增大，二極管分得電壓增大，二極管LED兩端電壓相應(yīng)增加，兩端電壓相應(yīng)增加，當(dāng)電壓達(dá)到一定值時自動發(fā)光當(dāng)電壓達(dá)到一定值時自動發(fā)光黎明時，光線變強(qiáng)，黎明時，光線變強(qiáng)，RG電阻減小，二極管電阻減小，二極管LED兩兩端電壓相應(yīng)降低，降低到一定值時自動熄滅，從端電壓相應(yīng)降低，降低到一定值時自動熄滅，從而使而使RG電路中起到自動控制電路的作用電路中起到自動控制電路的作用2021-12-20即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1如圖如圖343是紅外線遙控接

9、收器，甲圖為外形，是紅外線遙控接收器，甲圖為外形，乙圖為電路，電路中乙圖為電路，電路中G為紅外線接收頭為紅外線接收頭OUT，LED為發(fā)光二極管，為發(fā)光二極管，R為電阻，阻值約為為電阻，阻值約為510 ，HTD為為壓電陶瓷喇叭，當(dāng)接收頭未接收到紅外線時，接收壓電陶瓷喇叭，當(dāng)接收頭未接收到紅外線時，接收器不發(fā)聲當(dāng)用遙控器對準(zhǔn)接收頭器不發(fā)聲當(dāng)用遙控器對準(zhǔn)接收頭(30 m以內(nèi)以內(nèi))發(fā)射發(fā)射紅外線時：紅外線時：圖圖3432021-12-20(1)會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？(2)接收頭的作用原理是什么？接收頭的作用原理是什么？解析：解析：(1)陶瓷喇叭發(fā)出響聲，同時發(fā)光二極管被陶瓷喇叭發(fā)出響聲，同時

10、發(fā)光二極管被點亮點亮(2)接收頭接收頭G是接收紅外線的當(dāng)未接收到紅外線是接收紅外線的當(dāng)未接收到紅外線時，接收頭輸出端為高電平，喇叭不響，二極管時，接收頭輸出端為高電平，喇叭不響，二極管不會發(fā)光；當(dāng)接收頭接收到紅外線時，接收頭輸不會發(fā)光；當(dāng)接收頭接收到紅外線時，接收頭輸入端為高電平，輸出端為低電平，喇叭會響，同入端為高電平，輸出端為低電平，喇叭會響，同時二極管會發(fā)光此實驗是演示紅外線能夠?qū)崿F(xiàn)時二極管會發(fā)光此實驗是演示紅外線能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控遠(yuǎn)距離遙控答案：答案：見解析見解析2021-12-20二、霍爾元件的工作原理是什么？二、霍爾元件的工作原理是什么？霍爾元件就是利用霍爾效應(yīng)而設(shè)計的一個矩形半霍

11、爾元件就是利用霍爾效應(yīng)而設(shè)計的一個矩形半導(dǎo)體薄片，在其前、后、左、右分別引出一個電極，導(dǎo)體薄片，在其前、后、左、右分別引出一個電極，如圖如圖344所示所示沿沿PQ方向通入電流方向通入電流I，垂直于薄片加勻強(qiáng)磁場，垂直于薄片加勻強(qiáng)磁場B，則，則在在MN間會出現(xiàn)電勢差為間會出現(xiàn)電勢差為U，設(shè)薄片厚度為，設(shè)薄片厚度為d，PQ方方向長度為向長度為l1，MN方向為方向為l2.薄片中的帶電粒子受到磁薄片中的帶電粒子受到磁場力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使場力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使N側(cè)電勢高于側(cè)電勢高于M側(cè)，造成半側(cè)，造成半導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)電場帶電粒子同時受到電場力作導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)電場帶電粒子同時受到電場力作用當(dāng)磁場力與電場力平衡時

12、，用當(dāng)磁場力與電場力平衡時，MN間電勢差達(dá)到間電勢差達(dá)到恒定恒定2021-12-20圖圖3442021-12-202021-12-20即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2磁強(qiáng)計是利用霍爾效應(yīng)磁強(qiáng)計是利用霍爾效應(yīng)測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器其原理如圖測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器其原理如圖345所示，所示，一塊導(dǎo)體高為一塊導(dǎo)體高為l，厚為，厚為d，分別接有，分別接有a、b、c、d四個四個電極，將導(dǎo)體放在如右圖所示的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)電極，將導(dǎo)體放在如右圖所示的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)a、b間通過電流間通過電流I時，在電極時，在電極c、d接上靈敏度極高的電接上靈敏度極高的電壓表，測得兩極間的電勢差為壓表，測

13、得兩極間的電勢差為U，勻強(qiáng)磁場的磁感，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B為多少？為多少？圖圖3452021-12-202021-12-20三、干簧管是怎樣起開關(guān)作用的？三、干簧管是怎樣起開關(guān)作用的？探究：干簧管內(nèi)部的兩個簧片是軟磁性材料做探究：干簧管內(nèi)部的兩個簧片是軟磁性材料做成的當(dāng)它附近有磁場存在時，兩個簧片被磁化成的當(dāng)它附近有磁場存在時，兩個簧片被磁化而吸引在一起，接通了電路；當(dāng)磁場消失后，簧而吸引在一起，接通了電路；當(dāng)磁場消失后，簧片又失去磁性而斷開，所以干簧管是可以用磁場片又失去磁性而斷開，所以干簧管是可以用磁場來控制開關(guān)的來控制開關(guān)的2021-12-20課堂互動講練課堂互動講練自動控制電路

14、自動控制電路 圖圖346是一個簡單的磁控防盜報警裝是一個簡單的磁控防盜報警裝置門的上沿嵌入一小塊永磁體置門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與，門框內(nèi)與M相對相對的位置嵌入干簧管的位置嵌入干簧管H，并且將干簧管接入圖示的電，并且將干簧管接入圖示的電路睡覺前連接好電路，當(dāng)盜賊開門時，蜂鳴器就路睡覺前連接好電路，當(dāng)盜賊開門時，蜂鳴器就會叫起來會叫起來請說明它的工作原理，最好通過實驗?zāi)M這個電路請說明它的工作原理，最好通過實驗?zāi)M這個電路的工作的工作圖圖3462021-12-20【精講精析精講精析】當(dāng)門閉著時，永磁體使干簧管接通，當(dāng)門閉著時，永磁體使干簧管接通，斯密特觸發(fā)器輸入端與電源負(fù)極相連，處于低

15、電平，斯密特觸發(fā)器輸入端與電源負(fù)極相連，處于低電平，則輸出端為高電平，故蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)開門時，則輸出端為高電平，故蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)開門時，沒有永磁體作用，干簧管不通，斯密特觸發(fā)器輸入沒有永磁體作用，干簧管不通，斯密特觸發(fā)器輸入端為高電平，則輸出端為低電平，則蜂鳴器通電，端為高電平，則輸出端為低電平，則蜂鳴器通電，發(fā)聲報警發(fā)聲報警【答案答案】見精講精析見精講精析2021-12-20傳感器的創(chuàng)新與設(shè)計傳感器的創(chuàng)新與設(shè)計 車床在工作時是不允許將手隨便接近飛轉(zhuǎn)的車床在工作時是不允許將手隨便接近飛轉(zhuǎn)的工件的，為了防止萬一，設(shè)計了下面的光電自動制工件的，為了防止萬一，設(shè)計了下面的光電自動制動安全電路，只

16、要人手不小心靠近了工件，機(jī)器就動安全電路，只要人手不小心靠近了工件，機(jī)器就自動停轉(zhuǎn)，請簡述其工作原理自動停轉(zhuǎn)，請簡述其工作原理(圖圖347中的中的A為車床上的電動機(jī)；為車床上的電動機(jī)；B為隨電動機(jī)高速轉(zhuǎn)動的工件；為隨電動機(jī)高速轉(zhuǎn)動的工件；C為光源，它發(fā)出的光照到光敏電阻為光源，它發(fā)出的光照到光敏電阻D上；上；E為電磁為電磁鐵；鐵；F為銜鐵；為銜鐵；G為電源；為電源；H為彈簧為彈簧)圖圖3472021-12-20【精講精析精講精析】當(dāng)手在當(dāng)手在C、D間靠近工件時，遮間靠近工件時，遮擋住射向光敏電阻的光，光敏電阻的阻值迅速變擋住射向光敏電阻的光，光敏電阻的阻值迅速變大，電路中的電流減小，使電磁鐵磁

17、性減弱從而大，電路中的電流減小，使電磁鐵磁性減弱從而放開銜鐵，造成電動機(jī)斷路，使工件停轉(zhuǎn)以保證放開銜鐵，造成電動機(jī)斷路，使工件停轉(zhuǎn)以保證安全安全【答案答案】見精講精析見精講精析2021-12-20【方法總結(jié)方法總結(jié)】光傳感器是重要的傳感器之一，光傳感器是重要的傳感器之一，人們利用硫化鎘對可見光敏感的特性，制作路人們利用硫化鎘對可見光敏感的特性，制作路燈自動開關(guān)、光照自動調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備；燈自動開關(guān)、光照自動調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備；利用某些半導(dǎo)體材料對紅外光敏感的特性，制利用某些半導(dǎo)體材料對紅外光敏感的特性，制作遙控設(shè)備，廣泛應(yīng)用在電視機(jī)、錄像機(jī)、空作遙控設(shè)備，廣泛應(yīng)用在電視機(jī)、錄像機(jī)、空調(diào)、影碟

18、機(jī)等家用電器的操作中，由于對紅外調(diào)、影碟機(jī)等家用電器的操作中，由于對紅外光敏感的元件對可見光不敏感，用它制作的裝光敏感的元件對可見光不敏感，用它制作的裝置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛2021-12-20 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng) 如圖如圖348所示，厚度為所示，厚度為h，寬度為，寬度為d的導(dǎo)的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)和下側(cè)面面A之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，實驗表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時，電勢差實驗表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時，電勢差U、電流、電流I和和B的關(guān)系為的關(guān)系為 ，式中的比例系數(shù)，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系稱為霍爾系數(shù)數(shù)霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一2021-12-20側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反場橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時，的靜電力當(dāng)靜電力與