第六章精學(xué)筆記

1、高二年級(jí)物理第二學(xué)期第六章第1節(jié)精學(xué)筆記姓名 班級(jí) 學(xué)隊(duì) .精學(xué)要求1、熟練掌握并會(huì)運(yùn)用相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)；2、能夠靈活處理與該知識(shí)相關(guān)題，做到舉一反三。精學(xué)筆記知識(shí)點(diǎn)一：傳感器【原理】1傳感器的定義能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等 量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于 和處理的另一個(gè)物理量(通常是 、電流等電學(xué)量)，或轉(zhuǎn)換為電路的 的元件。2非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以方便地進(jìn)行 、傳輸、處理和 。傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，通常要經(jīng)過放大后再送給控

2、制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作。傳感器的工作原理如下所示：敏感元件：相當(dāng)于人的感覺器官，直接感受被測(cè)量，并將其變換成與被測(cè)量成一定關(guān)系的易于測(cè)量的物理量，如溫度、位移等。轉(zhuǎn)換元件：也稱為傳感元件，通常不直接感受被測(cè)量，而是將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量輸出。轉(zhuǎn)換電路：是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電學(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電學(xué)量，如電壓、電流等。【聽完老師講解，做做講講】關(guān)于傳感器，下列說法正確的是()A所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的B金屬材料也可以制成傳感器C傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號(hào)的D以上說法都不正確【給同學(xué)講解做題思路，并互檢做題是否正確并簽字】互檢簽字： .【課堂練習(xí)，看誰做得又好

3、又快！】3如圖6110所示圖6110(1)圖甲是_的電容式傳感器，原理是_。(2)圖乙是_的電容式傳感器，原理是_。(3)圖丙是_的電容式傳感器，原理是_。(4)圖丁是_的電容式傳感器，原理是_。 互檢互簽： 知識(shí)點(diǎn)二：、光敏電阻、熱敏電阻和金屬熱電阻光敏電阻1特點(diǎn)光照越強(qiáng)，電阻 。2原因無光照時(shí)，載流子少，導(dǎo)電性能 ；隨著光照的增強(qiáng)，載流子 ，導(dǎo)電性 。3作用把 這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為 這個(gè)電學(xué)量。熱敏電阻熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖611所示為某一熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的特性曲線。圖611金屬熱電阻有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也

4、可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖612所示為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線。圖612【聽完老師講解，做做講講】當(dāng)你走近某些賓館、酒樓的大門時(shí)，門就會(huì)自動(dòng)為你打開；當(dāng)你走進(jìn)門之后，門又在你身后自動(dòng)關(guān)上。你覺得這可能是將下列哪種外界信息轉(zhuǎn)換為有用的信息()A溫度B運(yùn)動(dòng)C人 D光線【給同學(xué)講解做題思路，并互檢做題是否正確并簽字】互檢簽字： .【課堂練習(xí)，看誰做得又好又快！】1、(多選)有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖615所示電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是()圖615A置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆

5、表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻 2如圖618所示，是自動(dòng)控制電路的原理圖，a、b間電壓恒定，R1為光敏電阻，R2為定值電阻。當(dāng)電路中的光敏電阻不受光的照射時(shí)用電器可以正常工作。圖618(1)當(dāng)光敏電阻受光的照射時(shí)，其阻值和電流表的示數(shù)如何變化？(2)用電器工作狀態(tài)怎樣？ 互檢簽字： 知識(shí)點(diǎn)三：霍爾元件1霍爾元件如圖613所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體(例如砷化

6、銦)薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，它就成為一個(gè)霍爾元件?；魻栐軌虬汛鸥袘?yīng)強(qiáng)度這個(gè) 轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè) 。圖6132 霍爾電壓UHk(1)其中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，其大小與薄片的材料有關(guān)。(2)一個(gè)霍爾元件的厚度d、霍爾系數(shù)k為定值，再保持I恒定，則UH的變化就與B成正比，因此霍爾元件又稱 ?！韭犕昀蠋熤v解，做做講講】在圖617中，從相對(duì)的兩個(gè)極E、F接出兩條導(dǎo)線，與限流電阻及電流計(jì)串聯(lián)后接到干電池上。調(diào)整電阻值使通入的電流約為10 mA，將另一對(duì)電極M、N接到多用表的200 mV直流電壓擋上。將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，即寫有字符的表面，將會(huì)看到霍爾電壓怎樣變化？

7、用另一個(gè)磁極去接近，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？圖617【給同學(xué)講解做題思路，并互檢做題是否正確并簽字】互檢簽字： .【課堂練習(xí)，看誰做得又好又快！】如圖619所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？圖619 互檢簽字： .知識(shí)點(diǎn)四：傳感器的應(yīng)用實(shí)例1力傳感器的應(yīng)用電子秤(1)組成及敏感元件：由 和 組成，敏感元件是 。(2)工作原理：(3)作用：應(yīng)變片將物體 這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為 這個(gè)電學(xué)量。2溫度傳感器的應(yīng)用實(shí)例敏感元件工作原理電熨斗雙金屬片溫度變化時(shí)，由于雙金屬片

8、上層金屬與下層金屬的膨脹系數(shù)不同，雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷電飯鍋感溫鐵氧體(1)居里溫度：感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性，溫度上升到約103 時(shí)，失去鐵磁性，這一溫度稱為“居里溫度”(2)自動(dòng)斷電原理：用手按下開關(guān)通電加熱，開始煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)加熱溫度達(dá)到103 時(shí)，鐵氧體失去磁性，與永久磁鐵失去吸引力，被彈簧片彈開，從而推動(dòng)杠桿使觸點(diǎn)開關(guān)斷開3光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器(1)組成：如圖621所示，發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。(2)工作原理：平時(shí)光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的

9、電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。圖621【聽完老師講解，做做講講】對(duì)于常見的可燃?xì)怏w濃度的檢測(cè)，現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測(cè)器。它的原理如下：傳感器的核心為一惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當(dāng)與可燃?xì)怏w接觸時(shí)，可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而引起整個(gè)電路的輸出發(fā)生變化，而該變化與可燃?xì)怏w的濃度成比例，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃?xì)怏w的檢測(cè)。由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為()A銅 B合金C半導(dǎo)體 D絕緣體互檢簽字： .【課堂練習(xí)，看誰做得又好又快！】1用如圖622所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上

10、各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器。用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0 kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出。現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后。汽車靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10 N(取g10 m/s2)。圖622(1)若傳感器a的示數(shù)為14 N，b的示數(shù)為6.0 N，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向。(2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零？互檢簽字： .2.如圖623所示為大型電子地磅電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，不稱物體時(shí)，滑動(dòng)頭P在A端，滑動(dòng)變阻器接入電路中有效電阻

11、最大，電流較?。环Q重物時(shí)，在壓力作用下使滑動(dòng)頭下移，滑動(dòng)變阻器有效電阻變小，電流變大。這樣把電流對(duì)應(yīng)的質(zhì)量值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的質(zhì)量。若滑動(dòng)變阻器上A、B間長度為l，最大阻值為R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k，試導(dǎo)出所稱重物重力G與電路中電流I的函數(shù)關(guān)系。圖623互檢簽字： .知識(shí)點(diǎn)五：實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)利用斯密特觸發(fā)器設(shè)計(jì)光控開關(guān)電路和溫度報(bào)警器。(2)提高電子技術(shù)方面的設(shè)計(jì)和制作能力。二、實(shí)驗(yàn)原理1光控開關(guān)(1)電路如圖631所示。圖631(2)斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個(gè)性能特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升

12、到某個(gè)值(1.6 V)時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候(0.8 V)，Y會(huì)從低電平跳到高電平(3.4 V)。(3)光控開關(guān)的原理(如圖631所示)：白天，光照強(qiáng)度較大，光敏電阻RG阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天暗到一定程度時(shí)，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1.6 V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈)，這樣就達(dá)到了使路燈天明自動(dòng)熄滅，天暗自動(dòng)開啟的目的。2溫度報(bào)警器(1)電路如圖632所示。圖632(2)工

13、作原理：常溫下，調(diào)節(jié)R1的阻值使斯密特觸發(fā)器輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)時(shí)，其輸出端Y由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲。R1的阻值不同，則報(bào)警溫度不同，可以通過調(diào)節(jié)R1來調(diào)節(jié)蜂鳴器的靈敏度。三實(shí)驗(yàn)器材1光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)斯密特觸發(fā)器、發(fā)光二極管、二極管、繼電器、燈泡(6 V，0.3 A)、可變電阻R1(最大阻值51 k)、電阻R2(330 )、光敏電阻、集成電路實(shí)驗(yàn)板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若干、黑紙。2溫度報(bào)警器實(shí)驗(yàn)斯密特觸發(fā)器、蜂鳴器、熱敏電阻、

14、可變電阻R1(最大阻值1 k)、集成電路實(shí)驗(yàn)板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若干、燒杯(盛有熱水)。四實(shí)驗(yàn)步驟1光控開關(guān)(1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實(shí)驗(yàn)板上。(2)檢查各元件的連接，確保無誤。(3)接通電源，調(diào)節(jié)電阻R1，使發(fā)光二極管或燈泡在普通光照條件下不亮。(4)用黑紙逐漸遮住光敏電阻，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。(5)逐漸撤掉黑紙，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。2溫度報(bào)警器(1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實(shí)驗(yàn)板上。(2)檢查各元件的連接，確保無誤。(3)接通電源，調(diào)節(jié)電阻R1，使蜂鳴器常溫下不發(fā)聲。(4)用熱水使熱敏電阻的溫度升高，注意蜂鳴器是否發(fā)聲。(5)將熱敏電阻從熱水中取出，注意蜂鳴器是否發(fā)聲。五、注意事項(xiàng)(1)安裝前，對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試，確保各元件性能良好后，再進(jìn)行安裝。(2)光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)中，二極管連入電路的極性不能反接，否則繼電器不能正常工作。(3)光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)中要想天更暗時(shí)“路燈”才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些。(4)溫度報(bào)警器實(shí)驗(yàn)中，要使蜂鳴器在更低的