2018-2019版物理新导学笔记选修3-2人教通用版讲义:第六章 传感器6.1 Word版含答案.docx
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1、1传感器及其工作原理学习目标1.了解什么是传感器,感受传感技术在信息时代的作用与意义.2.知道将非电学量转化为电学量的意义.3.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻和霍尔元件的性能,知道其工作原理及作用一、传感器及工作原理1传感器的定义:能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量),或转换为电路的通断的元件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,可以方便地进行测量、传输、处理和控制二、光敏电阻的特点及工作原理1当半导体材料受到光照或者温度升高时,会有更多的电子获得能量成为自由电子,同时也形成更
2、多的空穴,于是导电能力明显增强2光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的它的特点是光照越强,电阻越小它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量三、热敏电阻和金属热电阻的特点1热敏电阻:用半导体材料制成可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小2金属热电阻:金属的电阻率随温度升高而增大,利用这一特性,金属丝也可以制作成温度传感器,称为热电阻四、霍尔元件的特点1霍尔元件在电流、电压稳定时,载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡2霍尔电压:UHk(d为薄片的厚度,k为霍尔系数)其中UH的
3、变化与B成正比,所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量即学即用1判断下列说法的正误(1)传感器可以把非电学量转化为电学量()(2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化,光照越强电阻越大()(3)热敏电阻一般用半导体材料制作,导电能力随温度的升高而增强,但灵敏度低()(4)霍尔元件一共有两个电极,电压这个电学量就通过这两个电极输出()2如图1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,电流表的读数_(填“变大”或“变小”),小灯泡的亮度_(填“变亮”或“变暗”)图1答案变小变亮一、传感器导学探究干簧管结构:如图2所示,它只是玻璃管内封入的两个软磁性材
4、料制成的簧片,接入图3电路,当条形磁铁靠近干簧管时: 图2图3(1)会发生什么现象,为什么?(2)干簧管的作用是什么?答案(1)灯泡会亮,因为当条形磁铁靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通(2)干簧管起到开关的作用,是一种能够感知磁场的传感器知识深化1传感器的原理2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;(3)是如何显示或控制开关的例1如图4是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端在装置中使用了一只电压表(图中没有画出),通过观察电压表示数可以了解油量情况若将电压表分别接在b、c之间与c、d之间,
5、当油量变化时,电压表的示数如何变化?图4答案见解析解析把电压表接在b、c之间,油量增加时,R减小,电压表的示数减小;油量减少时,R增大,电压表的示数增大把电压表接在c、d之间,油量增加时,R减小,电路中电流增大,则R两端的电压增大,电压表的示数增大,同理,油量减少时,电压表的示数减小二、光敏电阻导学探究在工厂生产车间的生产线上安装计数器后,就可以准确得知生产产品的数量,如图5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什么?图5答案当光被产品挡住时,R1电阻增大,电路中电流减小,R2两端电压减小,信号处理系统得到低电压,每通过一个产品就获得一
6、次低电压,并计数一次例2(多选)如图6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()图6A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答案ABC解析当入射光强度增大时,R3阻值减小,外电路总电阻随R3的减小而减小,由闭合电路欧姆定律知,干路电流增大,R1两端电压增大,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项错误因路端电压减小,而R1两端电压增大,故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项正确三、热敏电阻和金属热电阻导学探究如图7所
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