高二物理传感器及其工作原理.ppt

高中物理新人教版 选修-系列课件 第六章传感器 第一节 传感器及其工作原理 教学目标 1.知识与技能：知道非电学量转换成电学量的技术意义 ；通过实验，知道常见传感器的工作原理；初步探究 利用和设计简单的传感器. 2.过程与方法：通过对实验的观察、思考和探究，让学 生了解传感器、熟悉传感器工作原理；让学生自己设计 简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法， 培养学生的实践能力和创新思维能力. 3.情感态度与价值观：在理解传感器工作原理的基础上， 通过自己设计简单的传感器，体验科技创新的乐趣，激发 学习物理的兴趣. 教学重、难点 1.几种常见传感器的工作原理（演示实验）；2.学生自己 设计简单的传感器. 演示实验1 磁信号 电路的通断 演示实验2 声信号 电信号 声音的转换 一 、传感器简介 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如 力、温度、光、声、化学成分等_， 并能把它们按照一定的规律转换为电压、电 流、电容等_;或转换为电路的通断。 1、什么是传感器 非电学量 电学量 传感器：非电学量传感器电学量 角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照 传感器 电压 电流 电阻 电容 转换电路 物理信息 化学信息 生物信息 电 信 号 敏感元件 传感器 传感器的工作原理 光敏电阻实物图 1、光敏电阻 二、制作传感器的常用元器件二、制作传感器的常用元器件 点击放大 演示实验3 用欧姆表测光敏电阻的电阻。 （1）、室内自然光照射下 （2）、用手掌遮光时 光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大 小也随着改变。一般随着光照强度的增大电阻值一般随着光照强度的增大电阻值 _。 （2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如 ：硫化镉 减小减小 （3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_ （自由电子和空穴）来导电 载流子 光敏电阻能够把光照强弱这个光敏电阻能够把光照强弱这个_转换为转换为电阻电阻 这个电学量这个电学量 光学量光学量 （1）特性： 演示实验4 金属导体的导电性能与光照有关吗？温度有关吗？关系如何？ 2、金属热电阻 （2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的 升高而_，具有正温度系数 （1）材料：金属热电阻是用金属做成的 R T O 金属热电阻R-T关系示意图 增大 学生探究实验： 你们手边电阻的阻值与温度的关系 问题：如何改变该电阻的温度？ 3、热敏电阻 3、热敏电阻 热敏电阻的阻值会 随着温度的升高而 _，具有负温 度系数 热敏电阻R-T关系示意图 （1）材料：半导体 R T o 减小 （2）特性： 热敏电阻和金属热电阻能够把热敏电阻和金属热电阻能够把 _这个热学这个热学 量转换成为量转换成为电阻电阻这个电学量这个电学量 温度温度 根据所学知识设计一个音乐盒，要求： （1）打开盒盖时，音乐响； （2）合上盒盖时，音乐不响 4、电容式位移传感器 电容式位移传感器能够把物体电容式位移传感器能够把物体_这个力学量转这个力学量转 换为换为_这个电学量这个电学量 位移位移 电容电容 电容式位移传感器示意图 被测物体 x 电容器极板 电介质板 5、霍尔元件 （1）材料：半导体 如：砷化铟 （2）工作原理图 N M F B E I UH 霍尔元件工作原理图 （3）霍尔电压: d薄片厚度 K霍尔系数其大小与元件的材料有关。 霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个磁学量转换为这个磁学量转换为_ 这个电学量这个电学量 磁感应强度磁感应强度电压电压 1、传感器的概念： 小结： 2、传感器的工作原理： 3、敏感元件： （1）光敏电阻 （光电传感器） （2）热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器） （3）电容式传感器 （位移传感器） （4）霍尔元件 （磁传感器） 非电学量 敏感元件 转换电路 电学量 非电学量 电学量，或转换为电路的通断。 作业： 1观察与思考：日常生活中哪些地方用到 了传感器，它们分别属于哪种类型的传感 器，它们的工作原理如何？ 2实验设计：用热敏电阻、继电器等器材 设计一个火警报警器。 感谢兄弟学校的老师 莅临指导！ 返回 N M F B E I UH 返回 载 流 子 E 返回 三、例题 例1 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只 元件分别接入如图所示电路中A、B两点后， 用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的 示数，下列说法正确的是（ ）AB A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元 件一定是热敏电阻 B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件 一定是定值电阻 C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这 只元件一定是光敏电阻 D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元 件一定是定值电阻 答案 AC 例2：如图是一火警报警的一部分电路示 意图。其中R2为用半导体热敏材料制成 的传感器，电流表为值班室的显示器，a 、b之间接报警器。当传感器R2所在处出 现火情时，显示器的电流I、报警器两端 的电压U的变化情况是（ ） A. I 变大，U 变大 B. I 变小，U 变小 C. I 变小，U 变大 D. I 变大，U 变小 R1 R2 R3 A a b E r B 解析：当R2处出现火情时，该处温度升高。 R2 为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小， 由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小， 该电阻两端电压减小，故R3两端电压减小， 所以电流表示数减小。即U减小，I减小。 友情提示：掌握各种元件的特性和闭合 电路的动态分析是解题的关键 R1 R2 R3 A a b E r 例题：尝试体验 1如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小