高中物理第六章第三节传感器的应用（二）学案新人教版选修3_2

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1、§6.3传感器的应用（二）【学习目标】1．了解温度传感器在电饭锅、测温仪上的应用，加深对温度传感器的应用认识。2．了解光传感器在鼠标器、火灾报警器上的应用，知道其工作原理。3．了解热敏元件、光敏元件的工作特性【重点难点】1.重点：理解并掌握电饭锅的结构和原理，了解测温仪、鼠标器、火灾报警器原理。2.难点：各种传感器的应用原理和结构。【课前预习】一、温度传感器的应用——电饭锅1．磁性限温元件——感温铁氧体（1）材料结构：是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，是一种特殊的软磁性材料，在电饭锅中与一块永久磁铁组合构成磁钢限温器，实现

2、限温控制。（2）特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去铁磁性，不能被磁体吸引。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。感温铁氧体具有限温准确，动作迅速等优点。2．电饭锅工作原理电饭锅具有自动断电和保温功能，是因为它内部装有磁钢限温器和双金属片恒温器两个自动装置。如图所示。（1）限温原理（自动断电）煮饭时，用手按下开关按钮，通过传动杠杆推动永磁体向上与感温磁体（铁氧体）相互吸合，其吸力大于限温器中弹簧的弹力和永磁体的自身重力，所以永磁体不会落下，杠杆支架释放弹性金属片，使触点闭合，电路

3、接通，电热板开始发热工作。在饭煮熟前，锅内有水，所以电饭锅的内胆温度不会超过100℃，感温磁体仍然具有磁性。继续加热，直到饭熟后，水份被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点1030C”时感温磁体失去磁性，永磁体在自身重力及弹簧的弹力作用下被弹开，通过传动杆使触点分离，切断电源，从而停止加热。这样就起到限温作用。（2）保温原理：当电饭锅的温度升高时，双金属片受热，使它向膨胀系数小的一面弯曲。弯曲时，它把两个触点分离，于是电饭锅断电，温度下降。而当温度下降到一定程度时，双金属片逐渐冷却回复原状，两个触点重新闭合通电，如此反复，使电饭

4、锅达到保温效果，温度能够自动维持在70±5℃的范围。二、温度传感器的应用——测温仪1.测温仪：应用温度传感器把温度转换成电信号，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来，从而构成指针式温度计或数字式温度计。测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶等，还可以是红外线敏感元件等。2.特点：由于电信号可以由测温地点传输到其他地点，所以应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是把非电学量转变为电学量的一大优点。3.非接触式红外测温仪利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．由于物体的温度不同，发射红外线的情况也不同，非接触式红外测温仪通过接收人体的

5、红外辐射实现体温测试，可在距离人体50cm～300cm处快速、有效地筛查出公共场所中的高温人员，再由医护人员对其进行确诊．一般的非接触式红外测温仪测温速度小于0.5s，分辨力达到0.l℃．与传统的接触式医用温度计相比有两大优点：①非接触式红外测温仪在测温时不必与被测物体表面接触，不像口含式温度计或红外测温仪那样近距离读取测量值；②可立即显示温度值，而口含式温度计要30s后才能显示最终温度值．三、光传感器的应用——鼠标器1.结构：机械式鼠标器的内部结构如图甲所示。其主要部件为一个滚球、两套滚轴、有许多等间距小齿的码盘、发光二极管、两个红

6、外线接收管。两个红外接收管就是两个光传感器。如下图。2.原理：当鼠标插入计算机插孔后，两个红外线发光二极管就开始发光。鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动两个码盘转动，红外线接受管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的脉冲信号，计算机分别统计x、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。四、光传感器的应用——火灾报警器1.结构：烟雾式火灾报警器的实物见图甲，烟雾作上升运动的，到达天花板底下，烟感报警器通过烟雾发现火灾，所以烟雾式火灾报警器安装在天花板上。如图乙所示，带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。

7、2.原理：灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，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后，就会发出警报。自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。【预习检测】1.关于电饭锅的说法正确的是（）A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位2.

8、测温仪使用的是（）A．光传感器B．红外线传感器C．温度传感器D．超声波传感器3.下列器件是应用光传感器的是（）A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪D．自动门4.下列器件不是应用温度传感器的是（）A．电熨斗B．话筒C．电饭锅