高二物理選修32第六章：6.1《傳感器工作原理》學案

1、.6.1 傳感器及其工作原理【學習目的】1、 知道什么是傳感器2、 理解傳感器的常用元件的特征【自主學習】一、 傳感器：傳感器是指這樣一類元件：它可以感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量以后，就可以很方便地進展測量、傳輸、處理和控制了。傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換信號，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。常見的傳感器有：、力傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。二、 常見傳感器元件：1、 光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，載流子極少，導電

2、性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好，光敏電阻可以把這個光學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強弱。、金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而，用金屬絲可以制作傳感器，稱為。它能用把這個熱學量轉(zhuǎn)換為這個電學量。熱敏電阻的電阻率那么可以隨溫度的升高而或。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的好，測溫范圍，但較差。、電容式位移傳感器可以把物體的這個力學量轉(zhuǎn)換為這個電學量。、霍爾元件可以把這個磁學量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量【典型例題】【例1】如下圖，將萬用表的選擇開關置于“歐姆擋，再將電表的兩支表筆與一熱敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間。假設往R

3、t上擦一些酒精，表針將向填“左或“右挪動；假設用吹風機將熱風吹向電阻，表針將向填“左或“右挪動。 【例2】傳感器是一種采集信息的重要器件。如下圖是一種測定壓力的電容式傳感器。當待測壓力F作用于可動膜片電極時，可使膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)成閉合電路，那么 A.當F向上壓膜片電極時，電容將減小 B.當F向上壓膜片電極時，電容將增大C.假設電流計有示數(shù)，那么壓力F發(fā)生變化 D.假設電流計有示數(shù)，那么壓力F不發(fā)生變化【例3】如下圖，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應強度為B的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問金屬

4、塊上、下外表哪面電勢高？電勢差是多少？此題描繪的是著名的霍爾效應現(xiàn)象【針對訓練】1簡單的說，光敏電阻就是一個簡單的傳感器，熱敏電阻就是一個簡單的傳感器。2為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個傳感器與電燈控制電路的相接。當樓道內(nèi)有走動而發(fā)出聲響時，電燈即與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為傳感器，它輸入的是信號，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是信號。3關于干簧管，以下說法正確的選項是 A干簧管接入電路中相當于電阻的作用B干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C干簧管接入電路中相當于開關的作用D干簧管是作為電控元件以實現(xiàn)自動控制的4利用半導體材料可以制成 A標準電阻 B熱敏電阻 C光敏電阻 D溫度報警器5街旁的路燈，江

5、海里的航標都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導體的電學特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導體的 A壓敏性 B光敏性 C熱敏性 D三種特性都利用6如下圖，是一個測定液面高度的傳感器，在導線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導電液體中，導線芯和導電液構成電容品的兩極，把這兩極接入外電路中的電流變化說明電容值增大時，那么導電液體的深度h變化為 A、h增大 B、h減小 C、h不變 D、無法確定7如下圖，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，L為小燈泡，當溫度降低時 A、R1兩端的電壓增大B、電流表的示數(shù)增大C、小燈泡的亮度變強 D、小燈泡的亮度變?nèi)?如下圖，為一種測定角度的傳感器，當彼此絕緣

6、的金屬板構成的動片與定片之間的角度發(fā)生變化時，試分析傳感器是如何將它的這種變化轉(zhuǎn)化為電學量的。9關于光敏電阻，以下說法正確的選項是 A.光敏電阻可以把光照強弱這個光學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量B.硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子極少，導電性能不好C.硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子較少，導電性能良好D.半導體材料的硫化鎘，隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好10如圖是觀察電阻隨溫度變化情況的示意圖如今把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的選項是 A假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C假如R為熱敏電阻用半

7、導體材料制作，讀數(shù)變化非常明顯D假如R為熱敏電阻用半導體材料制作，讀數(shù)變化不明顯11金屬鉑的電阻值對溫度上下非常敏感，圖6115中可能表示金屬鉑電阻的UI圖線是 12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下圖電路中的A、B兩點后，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)，以下說法中正確的選項是 A置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(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，

8、歐姆表示數(shù)一樣，這只元件一定是定值電阻13如下圖，Rt為半導體熱敏電阻，其他電阻都是普通的電阻，當燈泡L的亮度變暗時，說明 A環(huán)境溫度變高 B環(huán)境溫度變低C環(huán)境溫度不變 D都有可能14霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪兩個量 A、把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量 B、把磁感應強度這個磁學量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量C、把力轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量D、把光照強弱這個光學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量15如下圖是測定位移的電容式傳感器，其工作原理是哪個量的變化，造成其電容的變化 、電介質(zhì)進入極板的長度、兩極板間距、兩極板正對面積、極板所帶電量16如下圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面有薄薄的金屬層

9、，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導致電容變化的原因是電容器兩板間的 A間隔 變化 B正對面積變化C介質(zhì)變化 “教書先生恐怕是市井百姓最為熟悉的一種稱呼，從最初的門館、私塾到晚清的學堂，“教書先生那一行當怎么說也算是讓國人景仰甚或敬畏的一種社會職業(yè)。只是更早的“先生概念并非源于教書，最初出現(xiàn)的“先生一詞也并非有傳授知識那般的含義。?孟子?中的“先生何為出此言也？；?論語?中的“有酒食，先生饌；?國策?中的“先生坐，何至于此？等等，均指“先生為父兄或

10、有學問、有德行的長輩。其實?國策?中本身就有“先生長者，有德之稱的說法?？梢姟跋壬夥钦嬲摹袄蠋熤?，倒是與當今“先生的稱呼更接近?？磥恚跋壬春x在于禮貌和尊稱，并非具學問者的專稱。稱“老師為“先生的記載，首見于?禮記?曲禮?，有“從于先生，不越禮而與人言，其中之“先生意為“年長、資深之傳授知識者，與老師、老師之意根本一致。D電壓變化17電容式話筒的保真度比動圈式話筒好, 其工作原理如下圖, Q是絕緣支架,M是薄金屬膜和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電,當聲波使膜片振動時,電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流,當膜片向右運動的過程中有 A電容變大 B電容變小C導線AB中有向

11、左的電流 D導線AB中有向右的電流18如下圖為一測定液面上下的傳感器示意圖，A為固定的導體芯，B為導體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導電液體，把傳感器接到圖示電路中，靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向一樣假如發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉(zhuǎn)，那么導電液體深度h的變化為 A正在增大 B正在減小C不變 D無法確定19如下圖，由電源、小燈泡、金屬電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光，假設用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是 A小燈泡的電阻發(fā)生了變化B小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化20如下圖，R1為定值電阻，

12、R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，當溫度降低時，電阻變大，L為小燈泡，當溫度降低時 AR1兩端的電壓增大 B電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度增強 D小燈泡的亮度減弱21如下圖為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻此光電計數(shù)器的根本工作原理是 A當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次死記硬背是一種傳統(tǒng)的教學方式,在我國有悠久的歷史。但隨著素質(zhì)教育的開展,死記硬背被作為一種僵化的、阻礙學生才能開展的教學方式,漸漸為人們所摒棄;而另一方面,老師們又為進步學生的

13、語文素養(yǎng)煞費苦心。其實,只要應用得當,“死記硬背與進步學生素質(zhì)并不矛盾。相反,它恰是進步學生語文程度的重要前提和根底?！緦W后反思】_與當今“老師一稱最接近的“老師概念，最早也要追溯至宋元時期。金代元好問?示侄孫伯安?詩云：“伯安入小學，穎悟非凡貌，屬句有夙性，說字驚老師。于是看，宋元時期小學老師被稱為“老師有案可稽。清代稱主考官也為“老師，而一般學堂里的先生那么稱為“老師或“教習。可見，“老師一說是比較晚的事了。如今體會，“老師的含義比之“老師一說，具有資歷和學識程度上較低一些的差異。辛亥革命后，老師與其他官員一樣依法令任命，故又稱“老師為“教員。_。答案與當今“老師一稱最接近的“老師概念，最早也要追溯至宋元時期。金代元好問?示侄孫伯安?詩云：“伯安入小學，穎悟非凡貌，屬句有夙性，說字驚老師。于是看，