《334 生活中的传感器 简单的光控和温控电路》精品教学案 教科版选修32.docx

《334 生活中的传感器 简单的光控和温控电路》精品教学案 教科版选修32.docx

《《334 生活中的传感器 简单的光控和温控电路》精品教学案 教科版选修32.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《334 生活中的传感器 简单的光控和温控电路》精品教学案 教科版选修32.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

《334生活中的传感器简单的光控和温控电路》精品教学案教科版选修32

学案2　生活中的传感器　简单的光控和温控电路（选学）

[学习目标定位]　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．

二极管具有性．

一、生活中的传感器

在家用电器中使用最多的是传感器，其次是、、、磁、压力、烟雾、声敏等传感器．

1．洗衣机中的传感器

模糊洗衣机中的传

感器有：

传感器、传感器、传感器、传感器、传感器、脏污程度传感器、脱水（压电）传感器等．

2．电冰箱中的传感器

电冰箱主要由系统和系统两大部分组成，在控制系统中起着非常重要的作用．

3．家用报警器

生活中有利用元件制作的有害气体报警器和可燃气体报警器，家庭防盗有防盗报警器及防盗报警器等．

二、简单的光控和温控电路

1．集成电路又称IC，是在上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是

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，天黑自动

3．温控电熨斗

利用电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在指定值时，电热器通电加热，温度

指定值时要将电源关闭.

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？

[要点提炼]

洗衣机中的传感器

传感器的类型

作用

水位传感器

确定水位的高低和衣物吸水能力的大小

负载量传感器

检测洗涤物的多少

水温传感器

根据环境温度和水温，自动控制洗涤时间

布质传感器

自动感知衣物的重量、质量和吸水程度，自

动选择洗涤方式

洗涤粉传感器

测定洗涤粉的种类

脏污程度传感器

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

脱水（压电）传感器

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

二、电冰箱中的传感器

1．电冰箱的组成：

主要由系统和

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

温控传感器

按设定的温度自动接通和断开电路，控制电动机工作

除霜温控传感器

在除霜加热器达到一定温度时，自动断开加热器的电源

过热及过电流保护传感器

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

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连通成密封的系统，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？

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

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

三、光控自动照明电路的分析

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，

开始触发工作，其中Rg是光敏电阻．由此可知，要使

开始工作，则应满足（　　）

图4

A．φ2>φ3B．φ2<φ3

C．φ2＝φ3D．无法判断

生活中的传感器简单的光控和温控电路

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

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．①②B．②③C．②④D．①④

3．（自动控制电路的分析与设计）如图7所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间？

热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？

图7

4．（传感器的应用分析）工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的．如图8所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电管（当有光照射时，在阴极K端会放出电

子）、放大器、电磁继电器等几部分组成．这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即变化，使机床停止工作，避免事故发生．光控继电器的原理是：

当光照射光电管时__________．

图8

学案7　电能的输送

[学习目标定位]1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能

利用变压器和电路的规律解决实际问题．

1．电阻定律：

在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成，与它的横截面积S成，导体电阻与构成它的材料有关，即R＝ρ

.

2．电功率P＝，热功率P＝.

3．理想变压器原、副线圈的三个关系：

P原＝，

＝

，

＝

.

一、电能输送中的电压损失和电能损耗

1．如图1所示，U损＝，P损＝

.

图1

2．无论是为减小电压损失还是减小能量损

耗，都要求使用送电．

二、远距离输电系统

远距离输电的基本原理：

在发电站内用变压器，然后进行远距离输电，在用电区域通过变压器降到所需的电压．

三、直流输电

当交流输电功率很大时，、引起的电压及损失很大，所以现在有些大功率输电线路已经开始采用直流输电．现代的直流输电，只是在这个环节中使用直流．

一、电能输送中的电压损失和电能损耗

[问题设计]

如图2所示，假定输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r，在图中把导线电阻集中画为r，输送功率为P，发电厂输出的电压为U.那么：

图2

（1）远距离大功率输电面临的困

难是什么？

（2）输电线上功率损失的原因是什么？

功率损失的表达式是什么？

降低输电损耗的两个途径是什么？

（3）为什么远距离输电必须用高压呢？

[要点提炼]

输电线上的电压损失和功率损失（设输电线上电阻为R，电流为I）

1．电压损失

输电线始端电压U与输电线末端电压U′

的差值．ΔU＝U－U′＝IR.

2．功率损失

（1）远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP＝I2R.

（2）若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝

，ΔP＝.

3．减小电压、功率损失的方法

（1）减小输电线的电阻

由R＝ρ

可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，导体横截面积可减小电阻．

（2）减小输电电流I

由P＝UI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．

二、远距离输电电路中的各种关系

[问题设计]

某发电站向远处送电的示意图如图3所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．

图3

（1）结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系（发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计）．

（2）每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？

[要点提炼]

远距离输电问题的分析

1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图3，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．

2．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．

3．综合运用下面三方面的知识求解

（1）能量守恒：

P＝U1I1＝U2I2＝P用户＋

ΔP＝I

R

P用户＝U3I3＝U4I4.

（2）电路知识：

U2＝＋U3

ΔU＝I2R

（3）变压器知识：

＝

＝

＝

＝

.

其中ΔP＝I2R，ΔU＝I2R往往是解题的切入点．

一、输电线上功率损失的计算

例1

　三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．

（1）若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？

（2）某处与电站间每根输电

线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？

它占输出功率

的比例是多少？

（3）若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？

输电线上损失的功率又为多少？

它占输出功率的比例是多少？

二、远距离输电问题

例2

　发电机的输出电压为

220V，输出功率为44kW，输电导线的电

阻为0.2Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则：

（1）画出全过程的线路示意图；

（2）求用户得到

的电压和功率；

（3）若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率．

1．（输电线上功率损失的计算）中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。

假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为（　　）

A.

B.

C．2PD．4P

2．（输电线上功率损失的计算）在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是（

　　）

A．P′＝

B．P′＝

C．P用＝P－

D．P用＝P（1－

）

3．（远距离输电问题）在如图4所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（　　

）

图4

A．升压变压器的输出电压增大

B．降压变压器的输出电压增大

C．输电线上损耗的功率增大

D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

4．（远距离输电问题）某小型水电站发电机输出的电功率为100kW，输出电压为250V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为8Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户

获得220V电压，求应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？