Задание 3, страница 167 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 3

Приведите примеры использования фоторезистора в качестве прибора для автоматического управления электрическими цепями.

Фоторезистор — это полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от интенсивности падающего на него света. При увеличении освещенности сопротивление фоторезистора уменьшается, а при уменьшении — увеличивается. Это свойство позволяет использовать его в качестве датчика света для создания устройств автоматического управления электрическими цепями.

Основной принцип работы таких систем заключается в следующем: фоторезистор включается в электрическую цепь, часто как часть делителя напряжения. Изменение его сопротивления под действием света вызывает изменение напряжения или силы тока в цепи. Это изменение улавливается управляющим элементом (например, транзистором, реле или микроконтроллером), который, в свою очередь, замыкает, размыкает или регулирует другую электрическую цепь, как правило, более мощную.

Примеры использования фоторезистора:

1. Автоматическое включение уличного освещения (фотореле)

Фоторезистор используется для определения уровня естественной освещенности. Днем, когда светло, его сопротивление низкое. Ток в управляющей цепи не позволяет сработать реле, которое управляет освещением, и фонари остаются выключенными. С наступлением сумерек освещенность падает, сопротивление фоторезистора значительно возрастает. Это приводит к изменению тока (или напряжения) в управляющей цепи, в результате чего реле срабатывает и замыкает цепь питания осветительных ламп. Утром, с восходом солнца, процесс повторяется в обратном порядке, и освещение выключается.

2. Системы охранной сигнализации

Фоторезистор может быть частью охранной системы, работающей на прерывание луча света (часто невидимого, инфракрасного). Источник света постоянно светит на фоторезистор. Пока луч не прерван, сопротивление фоторезистора низкое, и сигнализация находится в режиме ожидания. Если нарушитель пересекает луч, свет перестает попадать на фоторезистор. Его сопротивление резко возрастает, что регистрируется электронной схемой, которая, в свою очередь, активирует сигнал тревоги (сирену, световой сигнал, отправку сообщения на пульт охраны).

3. Автоматическая регулировка яркости экранов

Во многих современных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, телевизоры и приборные панели автомобилей, используется датчик освещенности на базе фоторезистора. Он измеряет яркость окружающего света. В зависимости от полученных данных, контроллер устройства автоматически регулирует яркость подсветки экрана: в ярко освещенном помещении или на солнце яркость увеличивается для комфортного чтения, а в темноте — уменьшается, чтобы не слепить глаза и экономить заряд батареи.

4. Счетчики предметов на конвейерной ленте

Принцип схож с охранной сигнализацией. Луч света направлен поперек конвейера на фоторезистор. Каждый раз, когда предмет на ленте проходит через луч, он его прерывает. В этот момент сопротивление фоторезистора на короткое время увеличивается. Электронная схема фиксирует этот импульс и увеличивает показания счетчика на единицу. Это позволяет вести автоматический учет произведенной продукции без участия человека.

5. Экспонометры в фототехнике

В фотокамерах фоторезистор используется для измерения освещенности фотографируемой сцены. На основе измеренного сопротивления фоторезистора автоматика камеры вычисляет и устанавливает правильные параметры экспозиции — выдержку и значение диафрагмы. При ярком свете сопротивление фоторезистора низкое, и камера выбирает короткую выдержку и/или прикрывает диафрагму. При слабом освещении сопротивление высокое, что заставляет автоматику установить более длинную выдержку и/или открыть диафрагму, чтобы на матрицу или пленку попало достаточное количество света.

Ответ: Примерами использования фоторезистора в качестве прибора для автоматического управления электрическими цепями являются: системы автоматического уличного освещения (фотореле), охранные сигнализации, работающие на прерывание луча, системы автоматической регулировки яркости экранов в электронных устройствах, автоматические счетчики продукции на конвейерах и экспонометры в фотокамерах. Во всех этих случаях изменение сопротивления фоторезистора под воздействием света служит сигналом для управления исполнительными механизмами в электрической цепи.