【知识点详解】
1. **传感器的基本概念与应用**:
- 传感器是一种能够感知环境或特定信号,并将这些信号转化为可处理的电信号的设备。在高二物理中,我们学习了传感器在不同领域的应用,例如自动灌溉系统利用湿度传感器监测土壤湿度,现代粮库通过温度和湿度传感器来保持适宜的储存条件,以及在工厂自动化生产线中监控系统对传感器的依赖。
2. **光敏电阻的工作原理**:
- 光敏电阻是一种基于光敏材料的电阻,其电阻值会随光照强度改变。在光控自动照明电路中,光敏电阻作为核心元件,当光照强度较大时,其电阻值减小,使电路中的斯密特触发器输入端电压较低,输出端维持高电平,发光二极管不亮;当光照减弱到一定程度,光敏电阻阻值增大,触发器输入端电压升至设定值,输出端跳变为低电平,发光二极管导通,实现照明。调节电路中的电阻R1可以改变触发器的阈值电压,从而调整照明开启的光线条件。
3. **电路分析与设计**:
- 在光控电路例题中,白天RG的电阻较小,使得斯密特触发器A端电压低,LED不亮。若要使路灯在更暗时才亮,需增大R1的阻值,因为这将提高触发器输入端A达到开启电压所需的RG阻值,即需要更暗的环境光照。
4. **温度传感器的应用**:
- 温度传感器,如电饭煲中的控温开关,用于监测和控制温度。S1是手动控温开关,当温度达到103℃时自动断开,停止加热。S2是自动控温开关,70℃以下闭合,80℃以上断开,以实现加热和保温的切换。计算电饭煲加热和保温状态下的电功率比例,需要考虑电路中各电阻的连接方式和功率公式P=U^2/R。
5. **电饭煲工作原理**:
- 电饭煲在接通电源后,S2先闭合,加热电阻丝R3开始工作,红灯亮表示加热。当温度达到80℃,S2断开,进入保温模式,黄灯亮。温度降至70℃时,S2再次闭合,重复加热过程,直到食物煮熟。不闭合S1时,由于S2一直闭合,无法达到足够的加热温度,无法煮熟食物。
6. **半导体特性**:
- 半导体的不同特性,如光敏性、热敏性和压敏性,被广泛应用于自动控制装置。例如,街边路灯和航标利用光敏性控制开关,电饭煲中的控温开关利用的是热敏性。
通过上述讲解,我们可以理解传感器在日常生活和工业生产中的重要性,掌握其工作原理和应用,有助于深入理解物理学中的自动控制和传感技术。在实际问题解决中,如电饭煲的案例,我们可以运用电路分析和半导体特性来解释和设计自动化系统。