2022年秋新教材高中物理第五章传感器第三节用传感器制作自动控制装置课件粤教版选择性必修第二册

第三节用传感器制作自动控制装置实验目的1.了解单向晶闸管VS的工作原理。2.练习制作光控自动照明控制装置。实验原理1．单向晶闸管(1)原理图：如图所示。

其中A、K、G分别为VS的阳极、阴极、门极(控制极)。(2)工作原理：当单向晶闸管受到正向阳极电压并且门极有触发电流IG时处于导通状态。2．光控自动照明控制装置(1)实验探究方案(2)工作原理

①当白天光线较强时，光敏电阻RG呈低电阻，此时，通过VD和R后的电流主要分流到RG支路，而流向门极G的电流变小，不足以触发导通VS，VS处于关断状态，灯泡L不亮。

②当夜幕降临时，光线减弱，RG呈高电阻，流向门极G的电流增大，从而触发导通VS，灯泡L发光。实验器材二极管VD、单向晶闸管VS、光敏电阻RG、电阻R(7.5MΩ)、灯泡L。实验步骤1．按照实验探究方案连接好电路，检查无误后，接通电源。2．让光敏电阻RG在自然光照射下，观察灯泡L是否发光。3．遮挡RG的照射光线，当光照减弱到一定程度时，观察灯泡L是否发光。4．可适当改变电阻R的阻值，观察灯泡L开始发光时，照射到RG上的光线的强弱变化。(一)实验原理与操作[典例1]把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关(干簧管和绕在干簧管外的线圈组成)、电源连成电路，如甲图所示，制成光电报警装置，设计要求：当有光照时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声，电路已经连接一部分，请将电路连接完整。[解析]电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关的外面线圈两个接线端构成一个回路；而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关里面的两个接线端构成另一个回路。当有光照时，光敏电阻变小，使得干簧管继电器开关存在磁场，导致开关接通，最终使得蜂鸣器发声；若没有光照或者光照很弱时，光敏电阻阻值变大，干簧管外的线圈产生的磁场较弱，干簧管开关自动断开。连接如图所示。[答案]见解析图[对点训练]1．为了设计一个白天自动关灯、黑夜自动开灯的自动控制装置，可供选择的器材如下：光敏电阻、继电器、直流电源、交流电源、开关、灯泡及导线若干。(1)如图所示为已画出的部分电路，请补画完整电路原理图。(2)关于以上电路工作的原理，下列说法正确的是________。A．光敏电阻受光照，电阻变小，继电器工作B．光敏电阻受光照，电阻变小，继电器不工作C．继电器工作时，照明电路闭合，灯泡亮D．继电器不工作时，照明电路闭合，灯泡亮解析：(1)如图所示。(2)有光照射时，光敏电阻阻值变小，控制电路中电流变大，线圈磁性增强，将G处动片吸引过来，G与H断开，继电器工作，照明电路断开，灯泡不亮。继电器不工作时，照明电路闭合，灯泡亮。答案：(1)见解析图(2)AD(二)数据处理和误差分析

[典例2]

(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100Ω)。(1)在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图(a)求得，此时室温为________℃(保留3位有效数字)。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中________(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)。[解析]

(1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于电压表可视为理想电表，则电流表应用外接法，电路图如图所示。

[对点训练]2．如图甲所示为某同学设计的电子秤原理图，其中E是电动势为3V的电源(内阻不计)，A是电流表(在设计中计划被改成电子秤的示数表盘)，R0是阻值为5Ω的定值电阻，R是一根长为6cm、阻值为15Ω的均匀电阻丝。c是一根金属弹簧(电阻不计)，其压缩量ΔL与所受压力F之间的关系如图乙所示，c顶端连接有一个塑料盘。制作时调整弹簧的位置，使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端。(计算中g取10m/s2)(1)当电流表示数为0.3A时，所称重物的质量为________；(2)该设计中使用的电流表的量程最小为________，该电子秤的称量范围为________；(3)由电流表的表盘改制成的电子秤示数盘有哪