物理：6.3《传感器的应用(二)》.ppt

第六章传感器 第二节 传感器的应用 河北枣强中学 贺占庆 教学目标 （一）知识与技能 1了解力传感器在电子秤上的应用。 2 理解温度传感器的应用电饭锅的工 作原理 （二）过程与方法 通过实验或演示实验，了解传感器在生产 、生活中的应用。 （三）情感、态度与价值观 在了解传感器原理及应用时，知道已学知 识在生活、生产、科技社会中的价值，增 强学习兴趣，培养良好的科学态度。 【教学重点】 力、温度的应用原理及结构。 【教学难点】 力、温度的应用原理及结构。 教学方法 观察法、讨论法。 非电学量 电学量 制作传感器常用的敏感元件制作传感器常用的敏感元件: :光敏电阻光敏电阻 、热敏电阻、霍尔元件、热敏电阻、霍尔元件分别分别能将什么能将什么 量转化为什么量量转化为什么量? ? 光敏电阻：光敏电阻：光照强弱光照强弱转化为转化为电阻电阻. . 热敏电阻：热敏电阻：温度温度转化为转化为电阻电阻. . 霍尔元件：霍尔元件：磁感应强度磁感应强度转化为转化为电压电压 . . 复习: 转化为 （复习引入）压敏电阻的阻值随所受压力的增大 而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态 的装置，其工作原理如图（a）所示，将压敏电阻和一块 挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向 右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列 判断正确的是（ ） A从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 C从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动 D D 一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤 1.电子秤使用的测力装置是什么? 它是由什么元件组成的? 2.简述力传感器的工作原理. 装置装置: :力传感器力传感器 元件元件: :金属梁和金属梁和应变片应变片 一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤 金属梁 U1 U2 两个两个应变片应变片的的形变形变引起引起电阻变化电阻变化 致使两个应变片的致使两个应变片的电压差变化电压差变化 1.电子秤使用的测力装置是什么? 它是由什么元件组成的? 3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 2.简述力传感器的工作原理. 装置装置: :力传感器力传感器 组成组成: :金属梁和金属梁和应变片应变片 形变形变 电压电压 一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤 两个两个应变片应变片的的形变形变引起引起电阻变化电阻变化 致使两个应变片的致使两个应变片的电压差变化电压差变化 练习1. 关于电子秤中应变式力传感器的说法正 确的是 （ ） A.应变片常用半导体材料制成 B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大 反之，变小 C.传感器输出的是应变片上的电压 D.外力越大，输出的电压差值也越大 ABDABD 练习2.右图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E， 内阻不计。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路 的有效电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下使滑 片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电 流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量 值。若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电 阻 的阻值，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数 为K，则所称重物的重量G与电流大小I的关系为( ) A B C D 问题: 电饭锅烧饭饭熟 后会自动断开? 电饭锅烧水水开 后能自动断开? 回顾在家煮饭的过程? 二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用- -电饭锅电饭锅 阅读教材第阅读教材第5858页第页第1 1段，回答问题段，回答问题: : (1)(1)电饭锅中使用的电饭锅中使用的温度传感器的主要元件是什么？温度传感器的主要元件是什么？ (2)(2)感温铁氧体的组成物质是什么？感温铁氧体的组成物质是什么？ (3)(3)感温铁氧体有何特点？感温铁氧体有何特点？ (4)(4)什么是什么是“ “居里点居里点” ”？ 答答: :( (1 1) )感温铁氧体感温铁氧体. . ( (2 2) )氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成. . (3)(3)常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引。温度达到约常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引。温度达到约 103103时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。 (4)(4)使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫居里温度居里温度. . 二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 4. 4.电饭锅电饭锅 构造 工作原理: (1)(1)开始煮饭时为什么要压下开始煮饭时为什么要压下 开关按钮开关按钮? ?手松开后这个按手松开后这个按 钮是否会恢复到图示的状态钮是否会恢复到图示的状态? ? 为什么为什么? ? (2)(2)煮饭时水沸腾后锅内是否煮饭时水沸腾后锅内是否 会大致保持一定的温度会大致保持一定的温度? ?为什么为什么? ? (3)(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变 化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作? ? (4)(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电? ? 答答: :( (1)1)开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温 磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。 4. 4.电饭锅电饭锅 (2)(2)煮饭时水沸腾后锅内煮饭时水沸腾后锅内 是否会大致保持一定的温是否会大致保持一定的温 度度? ?为什么为什么? ? 答答: :( (2)2)水沸腾后水沸腾后, ,由于锅内保持由于锅内保持100100 0 0 C C不变不变, , 故感温磁体仍与永磁体相吸故感温磁体仍与永磁体相吸, ,继续加热继续加热. .故锅故锅 内大致保持内大致保持100100 0 0 C C不变不变. . 工作原理: 4. 4.电饭锅电饭锅 (3)(3)饭熟后，水分被大米饭熟后，水分被大米 吸收，锅底的温度会有什吸收，锅底的温度会有什 么变化？这时电饭锅会自么变化？这时电饭锅会自 动地发生哪些动作？动地发生哪些动作？ 答答: :( (3)3)饭熟后饭熟后, ,水分被大米吸收水分被大米吸收, ,锅底温度升锅底温度升 高高, ,当温度升至当温度升至“ “居里点居里点103103 0 0 C C” ”时时, ,感温磁体感温磁体 失去铁磁性失去铁磁性, ,在弹簧作用下在弹簧作用下, ,永磁体被弹开永磁体被弹开, ,触触 点分离点分离, ,切断电源切断电源, ,从而停止加热从而停止加热 工作原理: 4. 4.电饭锅电饭锅 (4)(4)如果用电饭锅烧水，如果用电饭锅烧水， 能否在水沸腾后自动断电能否在水沸腾后自动断电? ? 答答:(4):(4)如果用电饭锅烧水如果用电饭锅烧水, ,水沸腾后水沸腾后, ,锅内保锅内保 持持100100 0 0 C C不变不变, ,温度低于温度低于“ “居里点居里点103103 0 0 C”C” , ,电电 饭锅不能自动断电饭锅不能自动断电. .只有水烧干后只有水烧干后, ,温度升高温度升高 到到103103 0 0 C C才能自动断电才能自动断电. . 工作原理: 4. 4.电饭锅电饭锅 叙述电饭锅的工作过程? 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与 感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图 示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸 腾后，由于锅内保持1000C不变，故感温磁体 仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水 分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“ 居里点1030C”时，感温磁体失去铁磁性，在弹 簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电 源，从而停止加热 练习3：如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个 限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点 (1030C)时会自动断开,S2是一个自动温控开关,当 温度低于约700C时会自动闭合,温度高于800C时 会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,黄灯是 保温状态时的指示灯,限流电阻R1R2500,加 热电阻丝R350,两灯电阻不计 (1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包 括加热和保温过程) (2)简要回答,如果不闭合开 关S1,电饭煲能将饭煮熟吗? (3)计算加热和保温两种状 态下,电饭煲的消耗功率之比. 12:1 解析：（1）电饭煲煮饭时，接上电源，S2自动闭合 ，同时把手动开关S1闭合，这时黄灯短路，红灯亮 ，电饭煲处于加热状态.加热到80时，S2自动断开 ，S1仍闭合，继续加热，待水烧开后温度升高到 103，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮， 电饭煲处于保温状态，由于电饭煲散热，待温度下 降到70时，S2自动闭合，电饭煲又处于加热状态 ，待温度上升到80时，S2又自动断开，电饭煲再 次处于