高中物理 第6章 传感器 1 传感器及其工作原理课件 新人教版选修32.ppt

传感器 第六章 1 传感器及其工作原理 自学线索 学基础导学 1 定义 感受 量 并能把它们按照一定的规律转换为 量 或转换为电路的 的一类元件 2 工作原理 一 什么是传感器 非电学 电学 通断 1 特点 电阻值随光照增强而 2 原因分析 光敏电阻由半导体材料制成 无光照时 载流子 导电性能 随着光照的增强 载流子 导电性 3 作用 把 这个光学量转换为 这个电学量 二 光敏电阻 减小 极少 不好 增多 变好 光照强弱 电阻 三 热敏电阻和金属热电阻 减小 增大 氧化锰 铂 温度 电阻 四 霍尔元件 洛伦兹力 磁场 电压 正比 磁感应强度 电压 讲要点例析 1 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 可做为光电传感元件 2 光敏电阻的阻值与光照的强弱有关 光照强度越强 电阻越小 光敏电阻的特性 解析 答案 ac 解析 欧姆表的表盘刻度最右边是0 最左边是无穷大 将rg包裹起来 光照变弱 光敏电阻阻值增大 指针向左偏转 用手电筒照射rg时 光照变强 光敏电阻阻值减小 指针向右偏转 答案 左右 对热敏电阻和金属热电阻的理解 2 热敏电阻的两种型号及其特性热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件 在工作温度范围内 电阻值随温度上升而增大的是正温度系数 ptc 热敏电阻器 电阻值随温度上升而减小的是负温度系数 ntc 热敏电阻器 3 热敏电阻的用途热敏电阻器的用途十分广泛 主要应用于 1 利用电阻 温度特性来测量温度 控制温度和元件 器件 电路的温度补偿 2 利用非线性特性完成稳压 限幅 开关 过流保护作用 3 利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量 流速 液面等 4 金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大 这样的电阻也可以制作温度传感器 称为金属热电阻 如图中的 2 为金属导线电阻 温度特性曲线 相比而言 金属热电阻化学稳定性好 测温范围大 而热敏电阻的灵敏度较好 如图所示 r1为定值电阻 r2为负温度系数的热敏电阻 l为小灯泡 当温度降低时 a r1两端的电压增大b 电流表的示数增大c 小灯泡的亮度变强d 小灯泡的亮度变弱 解析 r2与灯l并联后与r1串联 并与电源构成闭合电路 当温度降低时 负温度系数热敏电阻r2增大 外电路电阻增大 电流表读数减小 路端电压 e ir 变大 r1两端电压 ir1 变小 灯l的电压 e ir ir1 变大 灯泡亮度变强 c正确 答案 c 解析 热敏电阻的图线是非线性的 即图线2 a错误 热敏电阻由半导体制成 b对 半导体材料化学稳定性差 测温范围小 灵敏度高 d正确 图1显然稳定性好 测温范围大 但灵敏度低 c错误 答案 bd 1 霍尔元件如图所示 在一个很小的矩形半导体 例如砷化铟 薄片上 制作四个电极e f m n 就成为一个霍尔元件 对霍尔元件的认识 2 霍尔效应的原理外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力 在导体板的一侧聚集 在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷 从而形成横向电场 横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力 当静电力与洛伦兹力达到平衡时 导体板左右两侧会形成稳定的电压 解析 答案 abd 7 常见电容式传感器 如图所示为测定压力的电容式传感器 将平行板电容器 灵敏电流表 零刻度在中间 和电源串联成闭合回路 当压力f作用于可动膜片电极上时 膜片发生形变 引起电容的变化 导致灵敏电流表指针偏转 在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中 灵敏电流表指针偏转情况为 电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏 a 向右偏到某一刻度后回到零刻度b 向左偏到某一刻度后回到零刻度c 向右偏到某一刻度后不动d 向左偏到某一刻度后不动 答案 a 练随堂演练 1 在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机 洗手后将湿手靠近 机内的传感器就开通电热器加热 有热空气从机内喷出 将湿手烘干 手靠近干手机能使传感器工作 是因为 a 改变温度b 改变湿度c 改变磁场d 改变电容解析 干手机是一个电容器 当手靠近时 手上有水 手就变成了导体 在电容器中放入导体 改变了电容器的电容 电路中电容改变 干手机开始工作 故选d 答案 d 解析 若为金属热电阻 温度升高后 电阻变大 读数变化不明显 a b错误 若为热敏电阻 读数将明显变化 c对d错 答案 c 3 如图所示 截面为矩形的金属导体 放在磁场中 当导体中通有电流时 导体的上下表面的电势有什么关系 上板为m 下板为n a m nb m nc m nd 无法判断 解析 霍尔效应形成的原因是因为带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用 做定向移动形成的 根据左手定则 电子受到向下的洛伦兹力作用 向n板运动 则m板剩下正电荷 所以 m n 故正确答案为a 答案 a 解析 滑动触头p向左移动时 使其电阻减小 流过发光二极管的电流增大 从而发光增强 使光敏电阻r阻值减小 最终达到增大通过灯泡电流的效果 使l消耗