人教版物理选修3-2课件：第6章 2 传感器的应用

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图 621
【提示】 深度 h 增大，电容增大．
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探讨 2：如图 622 所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1 为光敏电 阻，R2 为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？
图 622
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【提示】 当光被物体挡住时，R1 的电阻增大，电路中的电流减小，R2 两 端的电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个物体就获得一次低电压， 计数一次．
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【答案】 见解析图
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传感器应用问题的分析方法 1．分清主电路和控制电路． 2．联系主电路和控制电路的关键点就是传感器中的敏感元件． 3．敏感元件感知主电路所处的状态，作出相应的反应，促使控制电路工作， 保证主电路能工作在相应的设定状态之中．
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【答案】 D
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2．如图 624 所示为普通冰箱内温度控制器的结构．铜质的测温泡 1、细管 2 和弹性金属膜盒 3 连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，上述材料 就构成了一个温度传感器． 膜盒 3 为扁圆形(图中显示为它的切面)， 右表面固定， 左表面通过小柱体与弹簧片 4 连接．盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀．测 温泡 1 安装在冰箱的冷藏室中，5、6 分别是电路的动触点和静触点，控制制冷 压缩机的工作．弹簧 7 的两端分别连接到弹簧片 4 和连杆 9 上，连杆 9 的下端 是装在机箱上的轴．凸轮 8 是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的．逆时针旋 转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧 7 的拉力．
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甲 图 623
A．I 变大，U 变大 C．I 变小，U 变大
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乙
B．I 变小，U 变小 D．I 变大，U 变小
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【解析】 当传感器所在处出现火情时，温度升高，即 R2 的阻值减小，故 外电阻减小，干路电流增大，内电压、R4 两端的电压均增大，故 a、b 两端电压 减小；并联电路的电压减小，通过 R3 的电流减小，而总电流增大，所以 R2 上通 过的电流增大，故 D 选项正确．
知 识 点 一
2
知 识 点 二
传感器的应用
学 业 分 层 测 评
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学 习 目 标 1.了解传感器在日常生活和生产中的应 用．(重点) 2.了解传感器的一般应用模式. 3.会设计简单的有关传感器应用的控制电 路，提升分析问题、解决问题的能力．(难 点)
知 识 脉 络
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【答案】 见解析
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3．如图 625 甲(a)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电 压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光 逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图甲(b)所示，试根据这一 特性由图乙中给定的器材设计一个自动光控电路．
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图 625
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【解析】
由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻
的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大． 根据题意设计的自动光控电路如图所示．控制过程是：当有光照时，输入 电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断 开；当无光照时，输入电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁， 使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作．来自上一页返回首页
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[核心点击] 1．分析思路 物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量 的器件．我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤： (1)信息采集． (2)信息加工、放大、传输． (3)利用所获得的信息执行某种操作．
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2．分析传感器问题要注意四点 (1)感受量分析 要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等． (2)敏感元件分析 明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与 输出信号间的变化规律．
传感器工作的一般模式
[先填空]
执行机构
计算机系统
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[后思考] 应用传感器的实际工作过程中为什么需要放大电路？
【提示】
因为传感器将非电学量转换为电学量的信号往往很弱，所以一
般要通过放大电路放大．
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[合作探讨] 探讨 1：如图 621 所示，是测定液面高低的传感器示意图，A 为固定的导 体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物体，C 为导电液体，把传感器接到图示电路 中．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向左偏转， 则导电液体的深度 h 是如何变化的？并说明电容器的电容的变化．
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(3)电路结构分析 认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点基础上， 分析电路输出信号与输入信号间的规律． (4)执行机构工作分析 传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据 所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．
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1．如图 623 甲所示是一火警报警装置的一部分电路，其中 R2 是半导体热 敏电阻(传感器)，它的电阻 R 随温度 t 变化关系如图乙所示，该电路的输出端 a、 b 接报警器，当传感器所在处出现火情时，通过电流表的电流 I 和 a、b 两端电 压 U 与出现火情前相比( ) 【导学号：05002155】
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图 624 (1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够开始工作，而当达到设定的低温 后又自动停止工作？ (2)为什么凸轮可以改变设定的温度？
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【解析】
(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜
盒 3 通过小柱体带动弹簧片 4 使动触点 5 与静触点 6 接触，控制压缩机自动开 始工作，而当达到设定的低温时弹簧 7 带动弹簧片 4 将触点 5、6 断开，使压缩 机停止工作． (2)凸轮逆时针旋转会加大连杆 9 对弹簧 7 的拉力，该拉力与膜盒 3 共同控 制弹簧片 4 的运动，故凸轮可以改变设定的温度．
传感器的应用实例