知识点2 温度传感器的应用
一、温度传感器的应用——电熨斗

电熨斗是装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。
电熨斗的自动控温原理：内部装有双金属片温度传感器，如图所示，其作用是控制电路的通断。常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，双金属片向下弯曲，使触电分离，从而切断电源，停止加热，温度降低后，双金属片又恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。
二、温度传感器的应用——电饭锅
1. 电饭锅中采用了温度传感器，能够随着温度的变化自动控制电路的开关。
2. 温度传感器的主要元件是感温铁氧体。

3. 感温铁氧体的组成物质是氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。
4. 感温铁氧体特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃，失去铁磁性。（居里点，又称居里温度，即指103℃）
5. 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，按钮不再恢复到原有状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃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103℃”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。
【例2】一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图中实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．根据图线分析可知 (　　)
A．原处于冷态的PTC电熨斗比普通电熨斗升温快
B．PTC电熨斗能自动控制温度，温度稳定在T0～T6之间
C．PTC电熨斗能自动控制温度，温度稳定在T6～T7之间
D．PTC电熨斗不能自动控制温度
分析：冷态时PTC材料电阻小，由P＝知其发热功率大升温快，A对．由图可知，温度较低时，PTC材料电阻小，热功率大，生热大于散热，温度升高，电阻迅速增大，生热功率会减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻减小，生热功率会增大，故当生热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T6～T7之间，实现自动控制温度，所以C对，B、D错．
答案：AC
补教材58、59页“思考与讨论”答案
P58：解析：（1）常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．
P59：解析：1、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。　2、水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。　3、饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点1 03℃”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．　4、如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。
知识点3 光传感器的应用
光传感器的应用——火灾报警器

利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器其工作原理：报警器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。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，使部分光线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，就会发出警报。
【例3】如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它是由电源、光电管（A、K）、放大器、电磁继电器（MN）等几个部分组成，当用绿光照射光电管的阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法中正确的是（）
A．图中a端为电源的正极
B．放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将衔铁N吸住
C．若增大绿光的照射强度，光电子最大初动能增大
D．改用蓝光照射光电管的阴极K时，电路中仍有光电流

分析：用绿光照射光电管的阴极K时，电子被打出来，所以a端为电源的正极，因光电流很小，所以要经放大器放大以产生更大的磁场来将衔铁N吸住，光电子最大初动能增大只与光的频率有关，,因蓝光的频率比绿光大，更易产生光电效应现象。
答案：ABD；

揭示规律·小试身手
方法点拨： 力传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。
变式训练
1、有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）。其中AO：BO=5：1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：

设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，则：
⑴ 利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；
⑵ 该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处？
⑶ 如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，这个人的体重是多少？

1、（1）R=300－0.6F（）；（2）15.6mA （3）550N。解析：（1）由表中数据可归纳得出：R=300－0.6F（）（2）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R1=300，电路中的电流为I = U/R = 4.68/300 A = 15.6mA，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处。（3）当电流表刻度盘的读数为I2=20毫安时，压力传感器的电阻R2 = U/I2 = 4.68/0.02 Ω = 234Ω，由 R = 300－0.6F，算得F2 = 110N，再由F2·AO=G·BO得G=550N。

方法点拨： 温度传感器能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的，电熨斗、电饭锅就是靠温度传感器来控制温度的。
变式训练
2．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图8所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此，以下说法中正确的是 (　　)

A．通电后其功率先增大后减小
B．通电后其功率先减小后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1到t2
之间的某一值不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变
2、AC；解析：根据PTC元件的电阻率随温度变化的曲线可知：在常温下，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大后变小．温度保持在t1到t2之间的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去，所以本题正确答案为A、C.

方法点拨：光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。如果是光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理把光信号转变成电信号制成的。如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。　
变式训练

3．下列说法中正确的是 （       ）
A．机械式鼠标器中光传感器就是两个红外接收管，它的作用就是光信号（红外线脉冲）转换成电信号（电脉冲）
B．机械式鼠标器中光传感器是由两个滚轴，两个码盘，两个红外线发射管（LED）和两个红外接收管组成的
C．火灾报警器中光传感器是光电三极管，它的作用也是把光信号转换成电信号
D．火灾报警器是利用烟雾对光的散射作用来工作的
3．ACD；解析：机械式鼠标器中光传感器是由一个滚球,两个滚轴，两个码盘，两个红外线发射管（LED）和两个红外接收管组成的; 火灾报警器中光传感器是光电三极管, 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，使部分光线照射到光电三极管，其电阻变小，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报。