学案2 生活中的传感器 简单的光控和温控电路(选学)
[目标定位] 1.了解洗衣机、电冰箱中的传感器.2.了解家用报警器的原理.3.了解传感器与人的感官的类比，以及它们各自的优势.4.了解一些简单的自动控制电路．
一、洗衣机中的传感器 [问题设计]
模糊洗衣机能模仿人的思维确定洗涤模式．比如可根据衣物的布质、衣物的多少确定洗涤的力度及用水量，根据衣物的脏污程度确定漂洗的次数等，你知道这些操作模式是如何建立的吗？
答案 利用传感器和电脑技术，揉入人们对家电使用的经验知识，建立的操作模式． [要点提炼]
模糊洗衣机中的传感器 传感器的类型 水位传感器 负载量传感器 水温传感器 布质传感器 择洗涤方式 洗涤粉传感器 脏污程度 传感器 脱水(压电) 传感器
二、电冰箱中的传感器
1．电冰箱的组成：主要由制冷系统和控制系统组成． 2．控制系统中的传感器及其作用 传感器类型
作用 确定水位的高低和衣物吸水能力的大小 检测洗涤物的多少 根据环境温度和水温，自动控制洗涤时间 自动感知衣物的重量和吸水程度，感知衣物的质量，自动选测定洗涤粉的种类 利用红外光电传感器，测定水的透明度，从而检测洗净度、漂净度 从脱水桶喷射出来的水，作用到压电传感器上，根据压力的变化，控制脱水动作 作用 1
温控传感器 除霜温控传感器 过热及过电 流保护传感器 三、简单的光控和温控电路
按设定的温度自动接通和断开电路，控制电动机工作 在除霜加热器达到一定温度时，自动断开加热器的电源 当电动机不能正常工作时，可以自动切断电源，对电动机实行保护 1．集成电路又称IC，是在硅板上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是电子设备中最重要的部分． 2．光控自动照明电路
利用光敏电阻作控制元件，从而通过光线来实现自动控制，使电路在天亮时自动切断，天黑自动接通． 3．温控电熨斗
利用热敏电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在低于指定值时，电热器通电加热，温度高于指定值时要将电源关闭．
一、传感器的应用实例
例1 如图1所示为某种电冰箱内温度控制器的结构．铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封系统，里面充有氯甲烷和它的蒸气，构成了一个温度传感器．膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，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．拉簧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．
图1
(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？
(2)为什么用凸轮可以改变设定的温度？
2
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，而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作．
(2)凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动，而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度． 答案 见解析
例2 如图2所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构示意图．在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓，螺栓上有一个弹簧，弹簧的顶端焊有一个钢球，它们都是电的良导体，外壳也使用电的良导体制成．请简述这种装置防盗的原理．
图2
答案 在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳呈断开状态不会导通，一旦传感器受到外力冲击，如砸、碰、撞、敲击、撬动时，则钢球受到扰动产生运动与外壳接通，便可触发执行电路，使报警装置开始工作． 二、传感器的应用分析
例3 按图3所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________； 用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________________________________________________________； 停止吹风，会发现____________________________________；
把热敏电阻放入冷水中会发现____________________________________________．
图3
答案 由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁 亮了 电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁 小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高 小灯泡熄灭 三、光控自动照明电路的分析
3
例4 如图4所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下，调节可变电阻R1使
U23＝0.当有烟雾时，M741开始触发工作，其中Rg是光敏电阻．由此可知，要使M741开始
工作，则应满足( )
图4
A．φ2>φ3 B．φ2<φ3 C．φ2＝φ3 D．无法判断
解析 规定电源负极的电势为零，则φ3＝
ER4ERgE保持不变，而φ2＝＝，R3＋R4R1＋R2＋RgR1＋R2
＋1Rg
当有烟雾时，光敏电阻Rg增大，φ2增大，所以当φ2>φ3时，控制电路开始工作． 答案 A
?电冰箱中的传感器?家用报警器
生活中的传感器简单的光控和温控电路?传感器与人的感官
?光控电路?温控电路
洗衣机中的传感器
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1．(传感器的应用实例)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图5甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程( )
图5
A．物体处于失重状态 B．物体处于超重状态
C．升降机一定向上做匀加速运动 D．升降机可能向下做匀减速运动 答案 BD
解析 电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误． 2．(传感器的应用实例)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图6所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是 ( )
图6
①通电后，其电功率先增大后减小 ②通电后，其电功率先减小后增大 ③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变 ④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变 A．①② B．②③ C．②④ D．①④ 答案 D
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学高中物理第节生活中的传感器简单的光控和温控电路（选学）学案教科选修
