物理选修3第六章1.ppt
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1、第六章 传 感 器 1 传感器及其工作原理,1.电阻率:表示材料_的物理量。 (1)金属的电阻率随温度的升高而_。 (2)半导体材料的电阻率随温度的升高而_。 2.使用多用电表时,应将_插入正插孔,_插入负 插孔。 3.用多用电表测电阻时,应将选择开关旋至_,且使指 针指在表盘的_。 4.平行板电容器的电容的决定式C=_。,导电性能,增大,减小,红表笔,黑表笔,欧姆挡,中间附近,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_、
2、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=_。 3.作用:把_这个磁学量转 换为电压这个电学量。,半导体,磁场B,磁感应强度,【思考辨析】 1.判断正
3、误: (1)传感器可以把非电学量转换为电学量。( ) (2)有光照射时,光敏电阻的阻值变大。( ) (3)热敏电阻在温度升高时阻值变小。( ) (4)金属热电阻在温度升高时阻值变小。( ) (5)霍尔元件能够把磁学量转换为电学量。( ),提示:(1)。传感器可以把非电学量转换为电学量。 (2)。有光照射时,光敏电阻的阻值变小。 (3)。热敏电阻在温度升高时阻值变小。 (4)。金属热电阻在温度升高时阻值变大。 (5)。霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。,2.问题思考: (1)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
4、报警信号。 此时传感器是将什么量进行转换的? 提示: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。,(2)热敏电阻是温度传感器中的重要元件,是不是所有的热敏电阻的阻值都随温度的升高而减小? 提示:不是。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小。,一 对传感器的认识 1.传感器的组成和工作流程: (1)传感器的组成。 敏感元件:相当于人的感觉器官,是传感器的核心部分,是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。 转换元件:是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号
5、转换成电信号的电子元件。,转换电路:将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量,如电压、电流、电阻等。 (2)传感器的工作流程。,2.传感器的原理:传感器感受的通常是非电学量,如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而输出的通常是电学量,如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的,通常需要经过放大后,再传送给控制系统产生各种控制动作。,【特别提醒】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换为电学量的; (3)是如何显示或控制开关的。,【典例1】(2013雅安高二检测)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运
6、动状态的装置,其工作原理如图所示,将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发现电流表的示数I不变,且I大于升降机静止时电流表的示数I0,在这段时间内( ) A.升降机可能匀减速下降 B.升降机一定匀减速下降 C.升降机可能匀加速下降 D.升降机一定匀加速下降,【解题探究】(1)压敏电阻的阻值随压力如何变化? 提示:压敏电阻的阻值随压力的增大而减小。 (2)压敏电阻与电流表如何连接? 提示:电流表、电阻R串联后再与压敏电阻并联。,【标准解答】选C。设升降机匀加速下降,则重力mg大于压力 FN,即压力FN变小,压敏电阻阻值变大,R总增大,由I总= 知I总变小
7、,知U外=E-I总r变大,电流表读数变大,升降机也可 能匀减速上升,故A、B、D错误,C正确。,【总结提升】传感器问题的分析思路 不同类型的传感器,其工作原理一般不同,但所有的传感器都是把非电学量的变化转变为电学量的变化。因此我们可以根据电学量的变化来推测相关量的变化。,【变式训练】(多选)(2013宿迁高二检测)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时( ) A.电压表的示数增大 B.R2中电流强度增大 C.小灯泡的功率增大 D.电源的路端电压降低,【解析】选A、C、D。当照射光强度增大时,R3的阻值变小,则电压表示数增大。R2中的电流减小,小灯泡的功率
8、增大。电源的路端电压降低,故A、C、D正确。,【变式备选】(2013吉林高二检测)传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图。电容C大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关系的说法中正确的是( ) A.C增大表示h减小 B.C减小表示h增大 C.C减小表示h减小 D.C的变化与h变化无直接关系,【解析】选C。C增大表示电容器的正对面积变大,h增大,C减小表示h减小,故C正确。,二 传感器元件的不同特性 1.光敏电阻的导电特性:光敏电阻一般由半导体材料做成,当半导体材料受到光照时,
9、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,于是导电性能明显增强。,2.热敏电阻和金属热电阻的特点: (1)热敏电阻:指用半导体材料制成,电 阻值随温度变化发生明显变化的电阻。如 图线所示为某热敏电阻的电阻温度特 性曲线。 (2)金属热电阻:有些金属的电阻率随温度的升高而增大如图线所示,这样的电阻也可以制作温度传感器。热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,但相比而言,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,而热敏电阻的灵敏度较好。,3.霍尔元件:运动的载流子在洛伦兹力作用下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
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- 物理 选修 第六
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