高中物理 第6章 传感器 第2节 传感器的应用预习导航素材 新人教版选修3-2(通用)

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高中物理 第6章 传感器 第2节 传感器的应用预习导航素材 新人教版选修3-2(通用)

传感器的应用 ‎ 预习导航 情境导入 课程目标 ‎1.了解传感器在日常生活和生产中的应用 ‎2.了解传感器应用的一般模式 ‎3.理解传感器在电子秤、电熨斗、电饭锅中的应用 ‎4.理解光传感器在鼠标器和火灾报警器中的应用 一、传感器应用的一般模式 二、力传感器的应用——电子秤 ‎1.组成:电子秤使用的测力装置是力传感器。常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成的。‎ 敏感元件:应变片。‎ ‎2.原理:如图所示,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,在梁的自由端施力F,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,F越大,弯曲形变越大。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,外力越大,输出的电压差值也就越大。‎ ‎3.作用:应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。‎ 三、温度传感器的应用 ‎1.电熨斗 ‎(1)组成:它主要由调温旋钮、升降螺钉、绝缘支架、触点、双金属片、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成。如图所示。‎ ‎(2)敏感元件:双金属片。‎ ‎(3)工作原理:温度变化时,由于双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同,双金属片发生形变从而控制电路的通断。‎ 常温下,上、下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀大,下部金属膨胀小,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热。温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用。‎ 思考 若需要提高电熨斗的自动控制温度,应该如何去操作?‎ 提示:调节温度旋钮使升降螺钉适当下移。‎ ‎2.电饭锅 ‎(1)构造:如图所示。它的主要元件是感温铁氧体,感温铁氧体主要材料是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的。‎ 电饭锅的结构 ‎(2)敏感元件:感温铁氧体。‎ ‎(3)工作原理 ‎①居里温度:感温铁氧体常温下具有铁磁性,温度上升到约103_℃时,失去磁性,这一温度称为“居里温度”。‎ ‎②自动断电原理:用手按下开关按钮,触点接通,通电加热,开始煮饭,当锅内加热温度达到约‎103 ℃‎时,铁氧体失去磁性,与永磁体失去吸引力,被弹簧片弹开,从而推动杠杆使触点开关断开。‎ 思考 如果用电饭锅烧水,水沸腾后,能否自动断电?‎ 提示:不能。因为水沸腾后水温保持‎100 ℃‎不变,故不能自动断电,只有水烧干后,温度升高到‎103 ℃‎才能自动断电。‎ 四、光传感器的应用——火灾报警器 ‎1.组成:发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。‎ ‎2.工作原理:平时光电三极管收不到LED发出的光,呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报。‎
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