5.4 自制簡單的控制電路 預(yù)習(xí)案 高二物理教科版（2019）選擇性必修第二冊

5.4自制簡單的控制電路預(yù)習(xí)案高二物理教科版（2019）選擇性必修第二冊1.理解光控LED燈、溫度報(bào)警器的工作原理。2.了解發(fā)光二極管、三極管等電子元件的特性和用途3.會用傳感器自制簡單的控制電路重點(diǎn)、難點(diǎn)用傳感器自制簡單的控制電路光控LED燈1.實(shí)驗(yàn)的基本思想：利用光敏電阻作為光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)在天黑到一定程度時(shí)讓路燈自動開啟，而在天明時(shí)自動熄滅。2.實(shí)驗(yàn)電路圖：3.工作原理：當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻RG的阻值很小，三極管不導(dǎo)通，發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當(dāng)于斷路，即發(fā)光二極管不工作；繼電器處于常開狀態(tài)，小燈泡L不亮。當(dāng)環(huán)境光比較弱時(shí)，光敏電阻RG的阻值變大，三極管導(dǎo)通，且獲得足夠的基極電流，產(chǎn)生較大的集電極電流，點(diǎn)亮發(fā)光二極管或驅(qū)動繼電器吸合而點(diǎn)亮小燈泡L。說明：（1）發(fā)光二極管發(fā)光二極管和普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦裕以趯?dǎo)電時(shí)還能發(fā)光，有紅、綠、黃等多種顏色。它小巧、省電，因此許多家用電器上都用它作指示燈。（2）三極管三極管具有電流放大作用，在控制電路中常用作電子開關(guān)。三極管由三個(gè)電極組成，分別是發(fā)射極e、基極和集電極c，有NPN型和PNP型兩種。三極管一個(gè)重要特性是，從基極輸入一個(gè)較小的電流，就會在集電極獲得較大的電流。此外，三極管還具有完成斷路和接通的開關(guān)作用。

1.教學(xué)樓過道燈的電路圖如圖所示，電路中的聲傳感器和光傳感器實(shí)質(zhì)就是聲控開關(guān)和光控開關(guān)。在天黑以后，走過樓道時(shí)一跺腳燈就亮了；而白天無論怎樣發(fā)出聲響，燈都不會亮。下列分析正確的是()A.白天有光照時(shí)，光傳感器自動閉合B.夜晚無光照時(shí)，光傳感器自動斷開C.有人走動或發(fā)出聲音時(shí)，聲傳感器自動閉合D.夜晚狂風(fēng)大作時(shí)，過道燈亮了，說明聲傳感器和光傳感器都壞了2.用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作為傳感器，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的自動控制裝置，可供選擇的器材如下：熱敏電阻、小燈泡（或門鈴）、電池組、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)，導(dǎo)線等。要求：溫度高時(shí)，燈泡亮或門鈴報(bào)警。請選出需要的器材，畫出原理圖，并作簡要說明。3.某同學(xué)做DIS實(shí)驗(yàn)時(shí)用如圖所示的電路，利用該電路可以測量小燈泡的________或者_(dá)_______.4.把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器、開關(guān)、電源按如圖所示電路連接，制成光電報(bào)警裝置。已知：①光敏電阻：受光照射后，阻值會變??；②干簧管繼電器：由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成，當(dāng)線圈中有一定的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài)。當(dāng)線圈中沒有電流或者電流很微弱時(shí)，磁場消失，簧片在彈力的作用下恢復(fù)到分離狀態(tài)。要求：當(dāng)有光照射報(bào)警裝置且光照不是很弱時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲；當(dāng)沒有光照或者光照很弱時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。請將下面的電路完整連接好。

答案以及解析1.答案：C解析：ABC.白天有光照時(shí)，光傳感器自動斷開，夜晚無光照時(shí)，光傳感器自動閉合。有人走動或發(fā)出聲音時(shí)，聲傳感器自動閉合。兩個(gè)開關(guān)同時(shí)閉合，燈就會自動亮。故AB錯誤；C正確；D.夜晚狂風(fēng)大作時(shí)，過道燈亮了，說明聲傳感器和光傳感器都沒有損壞。故D錯誤。故選C。2.答案：原理圖如圖所示，其工作過程是：閉合開關(guān)S，把繼電器、熱敏電阻和電池組接通，由于熱敏電阻的溫度較低，它的阻值較大，使通過繼電器的電流較小，不足以把鐵片吸下來，所以小燈泡中沒有電流通過，是熄滅的；當(dāng)熱敏電阻的溫度升高到某一特定值后，它的阻值迅速減小，使通過繼電器的電流迅速增大，電磁鐵產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場將鐵片吸下來與觸點(diǎn)P連接，將小燈泡與電池組接通，小燈泡發(fā)光。當(dāng)熱敏電阻的溫度降到某特定溫度以下時(shí)，它的電阻值迅速增大，使通過繼電器的電流減小，鐵片被彈簧拉動而離開觸點(diǎn)P，小燈泡熄滅。這樣，由熱敏電阻的溫度變化可引起繼電器回路的電流變化，從而達(dá)到控制小燈泡亮、滅的目的。解析：假設(shè)用熱敏電阻來控制一個(gè)小燈泡的點(diǎn)亮和熄滅。電池組的輸出電壓要等于繼電器的工作電壓，但是高于小燈泡的額定電壓，可以用一個(gè)滑動變阻器和小燈泡串聯(lián)來調(diào)節(jié)，其工作原理如下圖所示，這樣可以共用一個(gè)電池組。所選取的器材有繼電器、熱敏電阻、開關(guān)，電池組、滑動變阻器、小燈泡和連接導(dǎo)線等。根據(jù)題目要求，設(shè)計(jì)原理圖如圖所示其工作過程是：閉合開關(guān)S，把繼電器、熱敏電阻和電池組接通，由于熱敏電阻的溫度較低，它的阻值較大，使通過繼電器的電流較小，不足以把鐵片吸下來，所以小燈泡中沒有電流通過，是熄滅的；當(dāng)熱敏電阻的溫度升高到某一特定值后，它的阻值迅速減小，使通過繼電器的電流迅速增大，電磁鐵產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場將鐵片吸下來與觸點(diǎn)P連接，將小燈泡與電池組接通，小燈泡發(fā)光。當(dāng)熱敏電阻的溫度降到某特定溫度以下時(shí)，它的電阻值迅速增大，使通過繼電器的電流減小，鐵片被彈簧拉動而離開觸點(diǎn)P，小燈泡熄滅。這樣，由熱敏電阻的溫度變化可引起繼電器回路的電流變化，從而達(dá)到控制小燈泡亮、滅的目的。3.答案：功率；電阻解析：電壓傳感器A可以測量小燈泡兩端的電壓，電流傳感器B可以測量燈泡的電流，根據(jù)及可以測量功率和電阻。4.答案：解析：電池、光敏電阻與開關(guān)及干簧管繼電