实验:传感器的应用 课件
[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)电子秤中的应变片的电阻随形变大小而变化.( √ ) (2)电熨斗和电饭锅都是利用双金属片控制电路通断的.( × ) (3)火灾报警器中的光电三极管的电阻随光照的增强而变小.( √ ) (4)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温.( √ )
2.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在两侧形成 电压且电压大小与压力近似成正比.现有一利用压电效应制造的电梯加 速度传感器,如图1所示.压电片安装在电梯地板下,电压表与压电片 构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压.若发现电压表示数增大, 则电梯加速度一定_向__上__(填“向上”或“向下”),电梯可能_减__速___(填 “加速”或“减速”)下降.
图7
达到103 ℃,开关按钮就不会自动跳起
三、光传感器的应用——火灾报警器
[导学探究] 如图8所示是火灾报警器的内部结
构,它由发光二极管LED、光电三极管和不透
越大,应变片的电阻变化就越大.如果让应变片中通过的电流保持恒定,那
么上表面应变片两端的电压变大,下表面应变片两端的电压变小.传感器把
这两个电压的差值输出.力F越大,输出的电压差值也就越大.
例1 (多选)为了锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,
如图3所示是原理图.轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,
传感器的应用 实验:传感器的应用
一、力传感器的作用及原理 1.应变式力传感器可以用来测 重力 、压力 、 拉力 等各种力. 2.应变片能够把 物体形变 这个力学量转换为 电压 这个电学量. 二、温度传感器的工作原理 1.双金属片温度传感器的工作原理:温度变化时,因双金属片上层金 属与下层金属的 热膨胀系数 不同,双金属片发生弯曲从而控制电路 的通断 .
答案 煮饭时压下开关按钮,感温磁体与永磁体相互吸引结合在一起, 触点相接,电路接通,开始加热,手松开后,由于锅内的温度低,感温 磁体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到图示的状态.
②煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度?为什么?如果用电 饭锅烧水,能否在水沸腾后自动断电?
答案 煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点不变.因为水沸腾 时,温度不变. 不能自动断电,因为如果用电饭锅烧水,水沸腾后,锅 内的温度保持在100 ℃不变,低于“居里温度”(103 ℃),电饭锅不能自 动断电,只有水烧干后,温度升高到103 ℃才能自动断电,因此用电饭 锅来烧水、煲汤不能实现自动控温.
B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大,
双金属片将向下弯曲
√C.原来温度控制在80 ℃断开电源,现要求
60 ℃断开电源,应使调温旋钮下移一些
图6
D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些
解析 常温工作时,上、下触点是接通的,当温度升高时,上层金属片
形变大,向下弯曲,切断电源,切断温度要升高则应使调温旋钮下移一
2.(1)电饭锅中温度传感器为 感温铁氧体 .感温铁氧体常温下具有铁磁性, 温度上升到约103 ℃时,失去铁磁性,这一温度称为该材料的“居里温 度”或“居里点”. (2)用手按下开关按钮通电加热,开始煮饭,当锅内温度达到 103℃ 时, 感温铁氧体失去磁性,与永久磁铁失去吸引力,被弹簧弹开,从而推动 杠杆使触点开关断开 . 三、光传感器的原理及应用 1.光传感器能把 光信号 转化为电信号 . 2.最常见的光传感器有光敏电阻 、光电管 、光电二极管、光电三极管等. 3.典型的应用,如鼠标、火灾报警器 、 光敏自动计数器 等.
些,A、B、D对,C错.
例3 (多选)电饭锅的结构图如图7所示,如果感温磁体的“居里温度”
为103 ℃时,下列说法中正确的是
√A.常温下感温磁体具有较强的磁性
B.当温度超过103 ℃时,感温磁体的磁性较强
√C.饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会达
到103 ℃,这时开关按钮会跳起
√D.常压下只要锅内有水,锅内的温度就不可能
D.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处
图3
二、温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
[导学探究] (1)如图4所示为电熨斗的构造,
其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下
层金属.常温下,电熨斗的上、下触点应当是
接触的还是分离的?当温度过高时双金属片
将怎样起作用?
图4
答案 常温时,电熨斗的上、下触点接触,这样电熨斗接通电源后能进
行加热.当温度过高时双金属片膨胀,因上层的热膨胀系数较大,故上层
膨胀的厉害,双金属片向下弯曲,弯曲到一定程度后,两触点分离,电
路断开,电热丝停止加热;当温度降低后,双金属片恢复原状,重新接
通电路加热.
(2)电饭锅的结构如图5所示. 图5
①开始煮饭时为什么要压下开关按钮?手松开后这个按钮是否会恢复到 图示的状态?为什么?
P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0=5 Ω,ab是一 根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1=25 Ω,电源输出电压恒为U=3 V,理想 电流表的量程为0~0.6 A.当拉环不受力时,滑片P处于a端.下列关于这个电
路的说法正确的是(不计电源内阻)
√A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路 √B.当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 A √C.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处
③饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会有什么变化?这时电饭锅会 自动发生哪些动作?
答案 饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会升高,当温度上升到 “居里温度”(约103 ℃)时,感温磁体失去磁性,在弹簧作用下永磁铁 与之分离,开关自动断开,且不能自动复位.
例2 如图6所示是自动调温式电熨斗,下列说法不正确的是 A.常温时上、下触点是接触的
图1
一、力传感器的应用——电子秤
[导学探究] 如图2所示是一个应变式力传感器,
弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下
表面各贴一个应变片.结合力传感器的特点,
叙述它的工作原理.
图2
答案 在梁的自由端施力FLeabharlann 则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩,
上表面应变片的电阻变大,下表面应变片的电阻变小.力F越大,弯曲形变