Tailieumoi.vn giới thiệu giải Chuyên đề Vật lí lớp 11 Bài 2: Thiết bị đầu ra sách Cánh diều hay, chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm Chuyên đề học tập Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải Chuyên đề Vật lí 11 Bài 2: Thiết bị đầu ra

Mở đầu trang 46 Chuyên đề Vật Lí 11: Chúng ta đã biết, tín hiệu từ cảm biến được bộ xử lí sử dụng để tạo ra một hiệu điện thế. Hiệu điện thế này có thể được dùng để điều khiển nhiều thiết bị như hiển thị độ nóng, lạnh, bật, tắt một mạch điện hay đo một đại lượng vật lí,... Các thiết bị như vậy là thiết bị đầu ra. Các thiết bị đầu ra hoạt động như thế nào?

Lời giải:

Thiết bị đầu ra nói chung hoạt động dựa trên nguyên tắc nhận tín hiệu đầu vào, qua bộ cảm biến, bộ mạch điều khiển xử lí tín hiệu cảm biến đó, hiện thị trên màn hình hoặc trên các thiết bị đầu ra đó bằng các cảnh báo, đèn, số liệu, …

Ví dụ như thiết bị đầu ra là một bộ của thiết bị phần cứng máy tính được sử dụng để hiển thị kết quả của một quá trình xử lý dữ liệu được thực hiện bởi một hệ thống xử lý thông tin (chẳng hạn như một máy tính) và chuyển đổi thông tin điện tử này thành một dạng mà con người có thể đọc được

II. Relay và OP-AMP

Câu hỏi 1 trang 47 Chuyên đề Vật Lí 11: Trong Hình 2.5, đầu vào V+ có ghép với cảm biến nhiệt độ và đầu vào V- của op-amp có mạch chia điện thế. Sự sáng, tối của LED có cho ta biết được vùng nhiệt độ của môi trường tác động lên cảm biến nhiệt độ hay không?

Lời giải:

Sự sáng tối của đèn LED có cho ta biết được vùng nhiệt độ của môi trường tác động lên cảm biến nhiệt độ, tuy nhiên đèn chỉ có tác dụng cảnh báo nhiệt độ vùng này đang ở mức cao hoặc đang ở mức thấp chứ không cho ta biết chính xác nhiệt độ ở vùng đó là bao nhiêu. Để biết được nhiệt độ chính xác là bao nhiêu thì cần sử dụng thêm các thiết bị khác.

Câu hỏi 2 trang 48 Chuyên đề Vật Lí 11: Vì sao không thể mắc trực tiếp phụ tải với đầu ra của op-amp?

Lời giải:

Không thể mắc trực tiếp phụ tải với đầu ra của op-amp vì: phụ tải có thể làm thay đổi dòng điện đầu ra sau khi đi qua op-amp.

Câu hỏi 3 trang 48 Chuyên đề Vật Lí 11: Trong Hình 2.6, khi cuộn dây của relay chưa có dòng điện, các tiếp điểm A₁, A₂ tiếp xúc nhau hay không tiếp xúc nhau?

Lời giải:

Khi cuộn dây của relay chưa có dòng điện, các tiếp điểm A₁, A₂ không tiếp xúc nhau, vì khi chưa có dòng điện thì cuộn dây chưa trở thành nam châm điện, khi đó nó không tác dụng lực từ lên thanh gạt. Chỉ khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, biến cuộn dây thành nam châm điện, nam châm điện tác dụng lực từ, hút thanh gạt về phía của nó, thanh gạt nâng tiếp điểm A₂ lên, khi đó các tiếp điểm mới tiếp xúc nhau.

Luyện tập trang 48 Chuyên đề Vật Lí 11: Thảo luận để nêu được hai tác dụng của diode D₂ trong sơ đồ Hình 2.7.

Lời giải:

Diode D₂ có tác dụng bảo vệ op-amp khỏi dòng điện cảm ứng trong cuộn dây relay mỗi khi dòng điện trong cuộn dây của relay bị ngắt.

III. Vôn kế và op-amp

Câu hỏi 4 trang 49 Chuyên đề Vật Lí 11: Đặt cảm biến nhiệt độ ở mạch op-amp – vôn kế và một nhiệt kế vào bình nước có nhiệt độ thay đổi để làm gì?

Lời giải:

Đặt cảm biến nhiệt độ ở mạch op-amp – vôn kế và một nhiệt kế vào bình nước có nhiệt độ thay đổi để hiệu chuẩn thang đo của vôn kế.

Thực hành, khám phá trang 50 Chuyên đề Vật lí 11: Thiết kế hệ thống dùng LED làm tín hiệu cảnh báo nhiệt độ vượt ngưỡng

Dụng cụ

- Nguồn điện 5 V.

- Phần tử cảm biến nhiệt độ có điện thế ở đầu ra được tính theo biểu thức V_cb = 0,01t, với t là nhiệt độ nơi đặt nó.

- Op-amp.

- Các điện trở R₁ và R₂

• Điện thế đầu ra V_cb của cảm biến được đưa trực tiếp vào cổng (+).

• Điện thế V^- được trích từ nguồn 5 V qua mạch chia thế gồm điện trở R₁ và R₂.

Yêu cầu

• Vẽ sơ đồ mạch điện.

• Tính điện thế ra V_cb của cảm biến khi nhiệt độ môi trường bằng 30 °C.

• Giả sử $\left(\begin{array}{c}{R}_1=470\Omega \\ R_2=6,8k\Omega \end{array}\right)$

LED sáng hay tối khi nhiệt độ là:

a) 25°C?

b) 70°C?

• Cho $R_1=1k\Omega$, tìm R₂ để LED sáng khi nhiệt độ vượt ngưỡng 60°C.

Lời giải:

Điện thế ra Vcb của cảm biến khi nhiệt độ môi trường bằng 30°C là: 

V_cb = 0,01t=0,01.30=0,3 V

Đèn LED sẽ sáng khi ở nhiệt độ 25°C và tối khi ở 70°C

Vận dụng trang 50 Chuyên đề Vật Lí 11: Dự án tìm hiểu các thiết bị đầu ra.

1. Thảo luận câu hỏi định hướng

Khi mắc relay ở đầu ra của op-amp, chúng ta cần quan tâm đến những yếu tố kĩ thuật 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 dự án tìm hiểu, 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 trình bày ở lớp.

• Thảo luận, nhận xét để thấy được vai trò của từng thiết bị đầu ra.

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

Lời giải:

Dòng điện do op-amp tạo ra được đưa vào cuộn dây của relay, điều khiển nó bật hoặc tắt dòng điện có cường độ lớn hơn qua cặp tiếp điểm A1 và A2

Do đầu ra của op-amp có thể dương hoặc âm mà diode D1 chỉ dẫn điện khi đầu ra là dương đối với đất nên cuộn dây relay chỉ được cấp điện khi đầu ra của op-amp là dương. Diode D2 được dùng để bảo vệ op-amp khỏi dòng điện cảm ứng của cuộn dây relay mỗi khi dòng điện trong relay bị ngắt.

Xem thêm các bài giải Chuyên đề học tập Vật Lí lớp 11 Cánh diều hay, chi tiết khác: