“自動控制實驗電路設計”的教學探討
2007-12-31 00:00:00藍志良
物理教學探討 2007年11期
摘 要：本文針對高二學生在學生實驗《傳感器的簡單應用》中怎樣才能設計出自動控制實驗電路（文科教材為設計自動報警器），順利完成該實驗的全部內容，進行了教學實踐的探討。
關鍵詞：設計實驗；放大電路；自動控制
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2007)6(S)-0054-2
J2482型《傳感器的簡單應用》實驗器提供如下器材：熱敏電阻、小燈泡、繼電器、直滑電位器、導線等，要求學生利用這些器材設計一個由熱敏電阻作為傳感器的簡單自動控制實驗，當溫度過高時燈亮，向人報警。學生要設計出該自動控制實驗電路，應從以下三方面進行。
1 讓學生了解J2482型儀器中的元件在電路中的作用
①熱敏電阻：學生通過實驗也知道熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。
②小燈泡：在自動控制實驗電路中作光顯示用。
③直滑電位器：自動控制實驗電路中作靈敏度調試用。
④繼電器：該儀器在設計電路中起核心作用，學生能否設計出自動控制實驗電路，對該儀器的掌握是關鍵，老師應重點詳細介紹。構造如圖1所示，左邊是一個三極管，R是一個基極電阻，中間是一個電磁鐵。
原理：三極管V和基極電阻R組成一個放大電路。當基極 b電流發生微小變化，引起集電極c電流發生較大變化，即引起電磁鐵線圈中電流有較大變化。電流大時，動觸片與下端靜觸片接觸，處于常開電源接通。否則電流小時，動觸片與上端靜觸片接觸，處于常閉（開路）。
作用：自動控制實驗電路中作自動開關用。
2 基本放大電路
由上面斷電器的構造、原理可知，學生要設計出自動控制實驗電路，必須要知道由三極管組成的基本放大電路的組成和分析方法，圖2所示為由三極管組成的能自動穩定靜態工作點的分壓式偏置放大電路的直流通路（該實驗只用直流電），電源電壓Ucc經Rb1、Rb2串聯分壓后為三極管基極提供UBQ。由圖2可得：
3 自動控制實驗電路
學生了解前兩個方面后，可設計出自動控制實驗電路如圖3所示。
由圖3可知：Rb1、Rb2分別是熱敏電阻和電位器，開始時調節電位器的阻值Rb2使小燈泡不亮。當熱敏電阻放入熱水中時，熱敏電阻的阻值Rb1減小。由
可知當Rb1減小，UBQ增大，即基極電流增大，集電極電流（電磁鐵線圈中電流）增大，動觸片與下端靜觸片接觸，小燈泡亮。
(欄目編輯王柏廬)
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