Chuyên đề Vật lí 11 Cánh diều Bài 1. Thiết bị cảm biến và khuếch đại thuật toán có đáp án

Ngày nay, các thiết bị điện tử, đặc biệt là các thiết bị cảm biến được dùng phổ biến trong nhiều lĩnh vực. Ở Hình 1.1, cảm biến nhiệt độ bên trong lồng ấp trứng gà sẽ giúp bộ xử lí điều khiển các thiết bị sưởi ấm và làm mát để giữ nhiệt độ ổn định phù hợp với việc ấp trứng. Lồng ấp trứng giống như một gà mẹ khổng lồ mà sau mỗi lần “ấp ủ” đã cho ra đời hàng trăm chú gà con, giúp nâng cao năng suất ấp trứng gà.

Các cảm biến đã hoạt động theo cách thức như thế nào mà làm được những công việc như vậy?

Giá trị điện trở của LDR trong Hình 1.6 thay đổi như thế nào khi cường độ ánh sáng tăng lên?

Hình 1.8 thể hiện sơ đồ mạch điện của một bộ chia điện thế. Nguồn điện có suất điện động 6,00 V và điện trở trong không đáng kể được mắc nối tiếp với điện trở cố định 120 Ω và biến trở có điện trở thay đổi từ 0 Ω đến 200 Ω. Xác định phạm vi hiệu điện thế có thể có giữa hai đầu điện trở cố định.

Trên Hình 1.12, điện trở của điện trở nhiệt NTC thay đổi từ 20 kΩ ở 20°C đến 100 Ω ở 60°C. Tính hiệu điện thế ra U$_{ra}$ giữa hai đầu điện trở nhiệt ở hai nhiệt độ này.

Thay thế điện trở nhiệt trong Hình 1.12 bằng điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR). Hiệu điện thế đầu ra U$_{ra}$ sẽ tăng hay giảm khi LDR được chiếu sáng? Giải thích câu trả lời.

Thực hành, khám phá trang 44 Chuyên đề Vật lí 11:

1. Mục đích

Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến

2. Nhiệm vụ cần thực hiện

• Quan sát thiết bị.

• Chụp ảnh thiết bị.

• Thu thập thông tin từ người hướng dẫn về cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của thiết bị đang tìm hiểu.

3. Báo cáo kết quả

Ghi kết quả tìm hiểu vào Bảng như ví dụ sau:

Vận dụng trang 45 Chuyên đề Vật lí 11:

Dự án tìm hiểu cảm biến và khuếch đại thuật toán.

1. Thảo luận để trả lời các câu hỏi

• Có thể phân loại cảm biến theo nguyên tắc hoạt động, phạm vi sử dụng, hiệu quả kinh tế bằng những ví dụ cụ thể nào?

• Nguyên tắc hoạt động của điện trở phụ thuộc ánh sáng và của điện trở nhiệt là gì?

• Làm thế nào để chuyển điện trở phụ thuộc ánh sáng và điện trở nhiệt thành phần tử cảm biến trong các bộ cảm biến?

• Tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng là gì?

• Thiết bị cảm biến được ứng dụng như thế nào?

2. Thảo luận, thống nhất nội dung cần tìm hiểu

3. Lập kế hoạch, thực hiện dự án của nhóm

Xác định các nhiệm vụ cần thực hiện để hoàn thành sản phẩm dự án, phân chia nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm; xác định thời hạn hoàn thành, phương tiện khảo sát, thu thập, xử lí thông tin và sản phẩm dự kiến.

4. Thực hiện dự án, báo cáo và thảo luận

• Tiến hành tìm hiểu, thu thập, xử lí thông tin theo kế hoạch và xây dựng sản phẩm trình bày trên lớp.

• Báo cáo về quá trình thực hiện và kết quả dự án tìm hiểu.