课前调查
调查生活中的恒温电热杯,了解电热杯的结构和功能。
问题提出
根据敏感元件的功能,设计一个恒温电热杯,既能给水加热,又能把水温保持在设定的温度范围内。
活动目的
1. 认识敏感元件,为恒温电热杯的温度检测系统选择合适的元件。
2. 利用电表设计恒温电热杯的温度显示系统。
3. 制作恒温电热杯的电子测温装置。
4. 设计恒温电热杯的控温工作流程。
方案设计
1. 认识敏感元件
敏感元件能敏锐地检测到某种物理、化学信息,通过一定的电路将其转变为信号。了解常见敏感元件的性质,为恒温电热杯的温度检测系统选择合适的元件。
通过调查、讨论,得出结论：在设计电热杯的温度检测系统时,需要敏感元件对温度敏感,选用电阻随温度变化而变化的热敏电阻。
调查敏感元件
|名称|特点|应用示例|
|压敏电阻|电阻阻值随电压大小变化而变化|电脑、电视机等|
|光敏电阻|电阻阻值随光照强度变化而变化|光控灯等|
|热敏电阻|电阻阻值随温度变化而变化|电热水器等|
|气敏电阻|电阻阻值随气体浓度变化而变化|酒精测试仪等|
……|| | |
热敏电阻对温度敏感,按电阻随温度变化的特点不同,可分为热敏电阻器(PTC)和热敏电阻器(NTC)。PTC温度越高,其电阻值越；NTC温度越高,其电阻值越。热敏电阻按材料不同,又可分为热敏电阻、热敏电阻和热敏电阻。
高质量的热敏电阻具有、、等优点。
2. 设计恒温电热杯的温度显示系统
热敏电阻是对温度敏感的电阻,在不同的温度下呈现不同的电阻值,而电阻的变化可以引起电路中电压和电流的变化,因此我们可以通过设定电路中电压或电流的变化,来显示热敏电阻所检测出的温度变化情况。(转换法)
将图12.6-1中的可变电阻换为热敏电阻,电压值和电阻值一一对应,不同的电阻值对应了不同的温度值,电压表的示数就可以直接显示出热敏电阻感知的温度值,具体如下：

①根据需求,设计电路图(如图12.6-1所示),$R_0$为定值电阻,$R$换为热敏电阻。
②根据设计的电路图选择电学元件。
a. 热敏电阻(NTC型)：电阻值随温度升高而减小,适合测量水温。
b. 电压表或电流表：根据热敏电阻特性选择电表类型(建议选用电压表)。
c. 定值电阻：与热敏电阻串联,构成分压电路。(取与热敏电阻阻值相近的定值电阻)
d. 电源：使用2~3节干电池,确保安全,且与电压表或电流表适配。
③连接电路,确保电表量程与热敏电阻匹配。
3. 制作恒温电热杯的电子测温装置

```mermaid
graph LR
A[明确需求,画出电路图] --＞ B[选择电学元件,了解各元件的功能和参数]
B --＞ C[确定各元件的连接方式,连接电路]
C --＞ D[确定电表的示数和温度的关系]
D --＞ E[用标准温度计进行校准,划分刻度]
```
4. 设计恒温电热杯的控温工作流程
程序流程图常见标准符号
|符号|含义|解释说明|
||起止|标准流程的开始与结束,每一个流程图只有一个起点|
||处理|要执行的程序|
||判断|决策或判断|
||流向|表示执行的方向与顺序|
||输入/输出|表示数据的输入/输出|

具有自动控制功能的产品设计通常比较复杂,设计时可以先画出工作流程图,帮助我们厘清工作的逻辑。
制作过程
|步骤|拍照展示或文字描述|
|认识敏感元件| |
|设计恒温电热杯的温度显示系统| |
|制作恒温电热杯的电子测温装置| |
|设计恒温电热杯的控温工作流程| |
成果展示
|作品展示| |
|谈一谈自己在活动中的体会和收获| |
交流反思
你在设计的过程中遇到了什么问题？是如何解决的？
拓展实践
现有两只外形完全相同的电阻$R_1和R_2$,其中一只为热敏电阻,其阻值随温度的变化而改变；另一只为定值电阻,其阻值不受温度的影响。为了辨别它们,请你设计实验方案。(画出实验电路图,简述实验操作和观察到的现象)

方案设计1. 电；正温度系数；负温度系数；大；小；金属；半导体；陶瓷；灵敏度高；稳定性好；响应迅速。拓展实践：实验电路图：电源、开关S、定值电阻R₀、待测电阻Rₓ串联，电压表V并联在Rₓ两端。实验操作：①连接电路，闭合S，记录电压表示数U₁；②用手加热Rₓ，记录示数U₂。现象：若U₁≠U₂，则Rₓ为热敏电阻；若U₁=U₂，则为定值电阻。

方案设计填空题根据敏感元件定义及热敏电阻特性填写；拓展实践题利用热敏电阻阻值随温度变化的特性，通过测量温度变化时电阻两端电压变化来辨别。