6.1《传感器及其工作原理》学案全集3（人教版选修3-2）

第一节传感器及其工作原理学习目标1 知道什么是传感器，理解各类传感器的工作原理2 知道光敏电阻特点及作用3 掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别4 理解霍尔元件的原理及作用5 会用得各类元件(热敏电阻、光敏电阻、霍尔元件等)设计简单的控制电路 课本导读一 传感器1 干簧管结构：它只是玻璃管内封入的的两个制成的簧片作用：在电路中起到的作用，它是一种能够的传感器2 传感器作用：它是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等，或转换为的一类元件分类：常见的传感器有色标传感器、温度传感器、电容式位移传感器、电感式位移传感器等等二 光敏电阻1 构造及特点：光敏电阻是用制成的，硫化镉就是一种其特点是电阻率随光照强度的增大而，原因是：无光照射，载流子，导电性2 作用：光敏电阻能够把转化为三 热敏电阻和金属热电阻1 热电阻：金属的电阻率随温度的升高而，用多金属做成的传感器称为热电阻其特点是、测温范围，但较差2 热敏电阻：半导体材料的导电能力随温度升高而，电阻率随温度升高而，用做成的传感器称为热敏电阻，热敏电阻也可以用制成其特点是灵敏度3 二者的作用：二者都能把转化为四 霍尔元件1 构造（如图611所示）：在很小的矩形薄片上，制作四个电极，就成为一个霍尔元件图6112 霍尔电压：形成过程：表达式UH=，式中d为，k为，其大小与有关3 作用：用霍尔元件能够把转换为图612典型例题【例1】如图612所示，将万用表的选择开关置于“欧姆档”，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间若往Rt上擦一些酒精，表针将向（填“左”或“右”移动）；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向（填“左”或“右”移动）【解析】若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减少，指针应该向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减少，电流增大，指针向右偏【答案】左右【特别提示】（1）热敏电阻的阻值随温度的变化而变化阻值随温度的升高而增大的我们称之为正温度系数热敏电阻(PTC)阻值随温度的升高而减小的我们称之为负温度系数热敏电阻(NTC)（2）欧姆表的表盘刻度最右侧为0，最左侧为最大值【例2】如图613所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是A 当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B 当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次图613【解析】当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的，由以上分析选项A、C正确【特别提示】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小达标测试1 下列说法正确的是A 传感器担负着信息采集的任务B 干簧管是一种磁传感器图614C 传感器不是电视摇控接收器的主要元件D 传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具2 如图614为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是A 图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B 图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C 图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D 图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高3 用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是A 测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大B 测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小C 测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大D 测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小4 利用半导体材料可制成哪些电子元件A 热敏电阻B 光敏电阻C 晶体管图615D 标准电阻5 如图615所示，某半导体热敏电阻的IU图线可能是图6166 金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图616中可能表示金属铂电阻的UI图线是7 下列说法正确的是A 金属导体的电阻率随温度增加而减小B 半导体的电阻率随温度增加而增大C 用半导体制成的热敏电阻，可以作为测温元件D 用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用8 关于热敏电阻以下说法中正确的是A 热敏电阻的阻值随温度升高而增大B 热敏电阻的阻值随温度升高而减小C 热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化D 热敏电阻可以用金属氧化物制作9 一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而由于它对光照较敏感，所以可以作传感器10 在自动恒温装置中，某半导体材料的电阻率随温度的变化如图617所示，这种材料具有发热和控温双重功能回答下列问题：图617（1）通电后，其电功率A 先增大后减小B 先减小后增大C 一直不变D 无法确定（1） 光其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在A t1图618B t2C t1至t2的某一值上D 大于t2的某一值上11 按图618连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是；用电吹风对热敏电阻吹一会，会发现小灯泡，原因是；停止吹风，会发现；把热敏电阻放入冷水中会发现12 试推导霍尔电压的表达式UBkIN/d拓展提高 思维升华在理解材料上讲授的常见传感器工作原理的基础上，科学运用知识的正迁移，会分析新的传感器的工作原理，分析它们如何实现把非电学量转换为电学量的 综合实践与创新1 随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为A 改变了湿度B 改变了温度C 改变了磁场D 改变了电容2（2000年全国理综）如图619所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为UKIB/d式中比例系数K称为霍尔系数图619霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，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，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1） 达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势下侧面A的电势（填高于、低于或等于）（2） 电子所受的洛伦兹力的大小为（3） 当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为（4） 当静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系统为k=1/ne，其中n代表导体板单位体积中电子的个数课时1传感器及其工作原理【课本导读】一、1软磁性材料，开关，感知磁场2非电学量，电学量，电路的通断，力传感器二、1半导体材料，半导体材料，减少，极少，不好，增多，变好2光照强弱这个光学量，电阻这个电学量三、1增大，化学稳定性好，大，灵敏度2增强，明显减小，半导体材料，金属氧化物，较高3温度这个热学量四、1半导体2如图题图61在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的截流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。（推导略），薄片的厚度，霍尔系数，薄片的材料3磁场感应强度，电压这个电学量【达标测试】1ABD2BD3AD4ABC5B6B7CD8BD9减小，光电 10(1)A (2)C 11由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；逐渐变亮电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，小灯泡