2019-2020学年高中物理 第5章 传感器及其应用本章优化总结学案 鲁科版选修3-2

1 本章优化总结本章优化总结 学生用书 p67 传感器的工作原理 常见敏感元件 学生用书 p67 1 传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量 如力 热 磁 光 声等 而 它输出的通常是电学量 这些输出信号是非常微弱的 通常要经过放大后 再输送给控制 系统产生各种控制动作 传感器原理如图所示 2 常见敏感元件及其特性 能制成传感器的敏感元件有许多 其中常见的敏感元件如下表所示 物理量敏感元件 力学量半导体压敏电阻 金属应变电阻 驻极式话筒 热学量热敏电阻 双金属片控温件 光学量 光敏电阻 光敏二极管 光敏三极管 光电探测器 ccd 电荷耦合 器件 探测器 红外探测器 磁学量磁敏电阻 磁敏二极管 磁敏三极管 1 光敏电阻 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化 光照增强电阻减小 光照减弱电 2 阻增大 2 金属热电阻 金属热电阻的电阻率随温度升高而增大 3 热敏电阻 热敏电阻有正温度系数 ptc 负温度系数 ntc 两种 正温度系数的热 敏电阻的阻值随温度升高而增大 负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小 4 电容 平行板电容器的电容与极板面积 极板间距及电介质材料有关 因而电容器 可以感知引起电容变化的 任一外界信息 并将其转化为电容变化 例如当极板受力时会改变极板间距 从而引 起电容变化 多选 如图所示 rt为正温度系数热敏电阻 r1为光敏电阻 r2和r3均为定 值电阻 电源电动势为e 内阻为r 电压表为理想电压表 现发现电压表示数增大 可能 的原因是 a 热敏电阻温度升高 其他条件不变 b 热敏电阻温度降低 其他条件不变 c 光照增强 其他条件不变 d 光照减弱 其他条件不变 解析 电压表示数增大 而r3为定值电阻 说明流经r3的电流增大 由电路结构可 知 这可能是由于rt阻值减小或r1阻值增大 由热敏电阻和光敏电阻特性知 可能是由于 温度降低或光照减弱 故 b d 正确 a c 错误 答案 bd 如图所示 rt为负温度系数的热敏电阻 r为定值电阻 若往rt上 擦些酒精 在环境温度不变的情况下 关于电压表示数的变化情况 下列说法中正确的是 a 变大 b 变小 c 先变大后变小再不变 d 先变小后变大再不变 3 解析 选 d 往rt上擦酒精后 酒精蒸发吸热 热敏电阻rt温度降低 电阻值增大 根据串联电路的分压特点知 电压表示数变小 当酒精蒸发完毕后 rt的温度逐渐升高到 环境温度后不变 所以热敏电阻的阻值逐渐变小 最后不变 故电压表的示数将逐渐变大 最后不变 所以选项 d 正确 生活中传感器的实际应用 学生用书 p68 1 传感器一般是把非电学量转换为电学量 因此往往与电子元件一起构成电路 比较 常见的传感器都可以与电路进行组合 所以一定要注意电路分析 特别是要弄清楚各种敏 感元件的特性及各种常用电子元件的工作特点 并针对具体问题具体分析 灵活处理 2 分析传感器问题的思维方法 1 确定传感器所感受的物理量 传感器所感受到的物理量有力 热 磁 光 声等 2 转换电路通过元件把敏感元件的输出量转换成电信号 最后借助于转换电路把电信 号转换为便于处理 显示 记录或控制的量 为了节能和环保 一些公共场所使用光控开关控制照明系统 光控开关可采用 光敏电阻来控制 光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件 照度可以反映光的强弱 光越强照度越大 照度单位为 lx 某光敏电阻rp在不同照度下的阻值如下表 照度 lx 0 20 40 60 81 01 2 电阻 k 754028232018 1 根据表中数据 请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线 并说明阻值随 照度变化的特点 2 如图所示 当 1 2 两端所加电压上升至 2 v 时 控制开关自动启动照明系统 请 利用下列器材设计一个简单电路 给 1 2 两端提供电压 要求当天色渐暗照度降低至 1 0 lx 时启动照明系统 在虚线框内完成电路原理图 不考虑控制开关对所设计电路的 影响 4 提供的器材有 光敏电阻rp 电源e 电动势 3 v 内阻不计 定值电阻 r1 10 k r2 20 k r3 40 k 限选其中之一并在图中标出 开关 s 及导线若干 解析 1 光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图所示 特点 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而非线性减小 2 设计电路如图所示 当天色渐暗照度降低至 1 0 lx 时启动照明系统 此时光敏电阻阻值为 20 k 两端 电压为 2 v 而电源电动势为 3 v 所以应加上一个分压电阻 分得的电压为 1 v 由串联 电路的分压特点得 分压电阻阻值应为 10 k 故选用定值