高中物理 6.3 傳感器的應用課件 新人教版選修3-2.ppt

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6 3傳感器的應用 二 一 溫度傳感器的應用 電飯鍋 1 感溫鐵氧體的特點 常溫下具有鐵磁性 能夠被磁體吸引 但是溫度上升到約1030C時 就失去了鐵磁性 不能被磁體吸引了 注意 這個溫度在物理學中稱為該材料的 居里溫度 或 居里點 思考 溫度升高到一定數(shù)值時 感溫鐵氧體的磁性消失 感溫鐵氧體與磁鐵分離 取一塊電飯鍋用的感溫鐵氧體 使它與一塊小的永磁吸在一起 用功率較大的電烙鐵給鐵氧體加熱 經(jīng)過一段時間后會發(fā)生什么現(xiàn)象 2 電飯鍋的原理 1 開始煮飯時 用手壓下開關(guān)按鈕 永磁體與感溫磁體相吸 手松開后 按鈕不再恢復到圖示狀態(tài) 2 水沸騰后 鍋內(nèi)大致保持100 不變 3 飯熟后 水分被大米吸收 鍋底溫度升高 當溫度升至 居里點103 時 感溫磁體失去鐵磁性 在彈簧作用下 永磁體被彈開 觸點分離 切斷電源 從而停止加熱 4 如果用電飯鍋燒水 水沸騰后 鍋內(nèi)保持100 不變 溫度低于 居里點103 電飯鍋不能自動斷電 只有水燒干后 溫度升高到103 才能自動斷電 二 溫度傳感器的應用 測溫儀 閱讀教材 思考并回答下列問題 1 溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點 可以遠距離讀取溫度的數(shù)值 因為溫度信號變成電信號后可以遠距離傳輸 2 常見的測溫元件有哪些 熱敏電阻 金屬熱電阻 熱電偶及紅外線敏感元件等 熱電偶 將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來 構(gòu)成一個閉合回路 當導體A和B的兩個焊接點1和2之間存在溫差時 兩者之間便產(chǎn)生電動勢 因而在回路中形成一定大小的電流 這種現(xiàn)象稱為熱電效應 熱電偶就是利用這一效應來工作的 三 光傳感器的應用 鼠標器 1 機械鼠標器的主要構(gòu)造圖 2 工作原理 當鼠標在桌面上滾動時 滾球的運動通過滾軸帶動兩個碼盤轉(zhuǎn)動 紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖 輸出相應的電脈沖信號 計算機分別統(tǒng)計X y兩個方向的脈沖信號 處理后就使屏幕上的光標產(chǎn)生相應的位移 滾球 滾軸與碼盤 紅外發(fā)射管與紅外接收管 斷續(xù)的光脈沖轉(zhuǎn)換成電壓脈沖 三 光傳感器的應用 火災報警器 1 結(jié)構(gòu)圖 2 工作原理 在沒有發(fā)生火災時 光電三極管收不到LED發(fā)出的光 呈現(xiàn)高電阻狀態(tài) 當發(fā)生火災時 產(chǎn)生大量煙霧 煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用 使部分光線照射到光電三極管上 其電阻變小 與傳感器連接的電路檢測出這種變化 就會發(fā)出警報 小結(jié) 1 溫度傳感器的應用 1 電飯鍋 2 測溫儀 2 光傳感器的應用 1 鼠標器 2 火災報警器 溫度傳感器的應用 例1 如圖甲為在溫度為10 左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖 箱內(nèi)的電阻R1 20k R2 10k R3 40k Rt為熱敏電阻 它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示 當a b端電壓Uab0時 電壓鑒別器使S斷開 停止加熱 恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在 35 解 設電路兩端電壓為為U 當Uab 0時 有解得Rt 20k 由圖乙可知 當Rt 20k 時 t 35 光傳感器的應用 例2 如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖 A為光源 B為光電接收器 A B均固定在車身上 C為小車的車輪 D為與C同軸相連的齒輪 車輪轉(zhuǎn)動時 A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號 被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號 由電子電路記錄和顯示 若實驗顯示單位時間內(nèi)脈沖數(shù)為n 累計脈沖數(shù)為N 則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理量和數(shù)據(jù)是 小車速度的表達式為v 行程的表達式為 車輪的半徑R和齒輪P 光束原來是連續(xù)的 是轉(zhuǎn)動的齒輪使光束變?yōu)槊}沖 因此脈沖情況必定與齒輪 或車輪 的轉(zhuǎn)動有關(guān) 也就與速度和行程有關(guān) 根據(jù)速度的意義和車正常行駛的情況 應有v 2 Rf 其中R為車輪的半徑 f為單位時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù) 若車輪的齒數(shù)為P 則轉(zhuǎn)一圈應有P個脈沖被B接收到 因此有代入上式 有同樣 根據(jù)行程的意義 應有 其中f為整個行程中車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù) 而 所以可見 還必須測量的物理量和數(shù)據(jù)是車輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P 速度和行程的表達式如上面兩式所示