2019-2020学年高中物理 第6章 传感器 1 传感器及其工作原理课件 新人教版选修3-2

本章侧重于物理原理在传感技术中的应用传感器是将感受到的物理量(力、热、光、声等)转化为便于测量的量(一般是电学量)的器材，其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件，将元件感受到的信号按一定的规律转化成便于测量的电信号，以达到自动控制的目的本章知识与我们的生活息息相关，在学习中既要熟记各种元件的特性，又要结合实例体会传感器在实际生活中的应用，培养理论联系实际的能力.,1传感器及其工作原理,同学们，前面我们学习了电路的有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1在如图所示的电路中，r1、r2、r3和r4皆为定值电阻，r5为可变电阻，电源的电动势为e，内阻为r，设电流表a的读数为i，电压表v的读数为u，当r5的滑动触点向图中a端移动时()ai变大，u变小bi变大，u变大ci变小，u变大di变小，u变小,【答案】d【解析】本题考查闭合电路的动态分析当r5的滑动触点向图中a端移动时，r5接入电路的电阻变小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小即电压表v的读数u变小；由于总电流变大，使得r1、r3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，r2和r4串联两端电压变小，则电流表a的读数i变小，故选d.,2如图所示的电路，闭合开关s，滑动变阻器滑片p向左移动，下列结论正确的是()a电流表读数变小，电压表读数变大b小灯泡l变亮c电容器c上电荷量减小d以上说法都不对【答案】a,【解析】当滑片向左滑动时，电路中的总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，所以电流表的示数减小，电压表的示数增大小灯泡的电流是干路电流，灯泡变暗电容器上的电压是滑动变阻器两端的电压，因为路端电压增大，小灯泡两端电压减小，所以滑动变阻器两端的电压增大，电容器上所带的电荷量增加,一、传感器1定义能够感受力、温度、光、声、化学成分等_量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等_量，或转换为电路的_的元件2非电学量转换为电学量的意义把非电学量转换为电学量，可以方便地进行_、传输、处理和控制,非电学,电学,通断,测量,二、光敏电阻1特点光照越强，电阻_2原理无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，_变好3作用把_这个光学量转换为_这个电学量,越小,导电性,光照强弱,电阻,三、热敏电阻和金属热电阻,减小,增大,稳定性好,温度,电阻,四、霍尔元件1构造很小的矩形_薄片上，制作四个电极e、f、m、n.2霍尔电压如图，e、f间通入恒定电流i，同时外加与薄片垂直的_，则m、n间出现霍尔电压uh，uh_.,半导体,磁场b,3作用把_这个磁学量转换为电压这个电学量,磁感应强度,火灾探测器的核心元件为气敏传感器，当烟雾在空气中的浓度超过设定值时，可以触发报警，并对外发出声光报警信号此时传感器是将什么量进行转换的？【答案】传感器是将烟雾产生的光学量转换为电路的接通，从而对外发出声光报警信号.,1传感器的原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种控制动作,对传感器的正确理解,2传感器的分类目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：(1)按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器(2)按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等,3在分析传感器时要明确(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示的或如何控制开关的,例1如图所示，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(),解析：光电计数器工作原理：当有物体挡住射到光敏电阻r1的光照时，r1电阻增大，电路中电流减小，r2两端电压降低，信号处理系统得到低电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数的目的答案：ac,1关于传感器，下列说法正确的是()a所有传感器都是由半导体材料制成的b金属材料也可以制成传感器c传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的d水银温度计是一种传感器,【答案】b【解析】大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故a错，b对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故c错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故d错,1光敏电阻(1)特点：阻值随光照强度的增大而减小(2)机理：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照而温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，导电性能变好，电阻变小,常见的传感器,2热敏电阻(1)特点：热敏电阻的阻值大小与温度的高低有关温度变化，阻值有明显变化(2)分类：由半导体材料制成，其导电性能对温度的变化很敏感，热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类：正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻和临界温度热敏电阻正温度系数的热敏材料(ptc)，它的电阻随温度上升而增加,负温度系数的热敏材料(ntc)，它的电阻随温度的上升而下降临界温度系数的热敏材料(ctc)，它的电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降3金属热电阻特点：电阻率随温度的升高而增大金属电阻随温度的升高而增加,例2如图所示，r1、r2为定值电阻，l为小灯泡，r3为光敏电阻，当入射光强度增大时()a电压表的示数增大br2中电流减小c小灯泡的功率增大d电路的路端电压增大,解析：当光强度增大时，r3阻值减小，外电路电阻随r3的减小而减小，r1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，a项正确，d项错误由路端电压减小，而r1两端电压增大知，r2两端电压必减小，则r2中电流减小，故b项正确结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，c项正确答案：abc,2(多选)如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持i恒定，则可以验证uh随b的变化情况以下说法