课堂新坐标2016_2017学年高中物理第5章传感器及其应用第2节常见传感器的工作原理+第3节大显身手的传感器教师用书鲁科版

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1、第2节　常见传感器的工作原理第3节　大显身手的传感器学习目标知识脉络1.认识光敏电阻和热敏电阻这两种敏感元件，知道其特性．(重点)2.理解光电传感器和温度传感器的工作原理．(难点)3.了解生活中传感器的简单应用及给人类生产、生活带来的便利.4.了解传感器的设计思路.常见传感器的工作原理1．光传感器和温度传感器光传感器温度传感器定义一种能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转换成电信号的器件或装置一种将温度变化转换成电学量变化的装置作用将光信号转换成电信号将温度变化转换成电学量变化常见敏感元件光敏电阻、光

2、敏晶体管、光电池等热敏电阻、热电偶等构造光敏电阻由金属硫化物等半导体材料制成热敏电阻由半导体材料制成特性照射光强，则电阻小，照射光弱，则电阻大，其倍数可达100～1_000倍灵敏度极高，响应非常快NTC热敏电阻(负温度系数)其阻值随温度升高而减小，PTC热敏电阻(正温度系数)其阻值随温度升高而增大2.干簧管继电器(1)干簧管的工作原理干簧管可以感受外界磁场，当干簧管的两个铁质簧片处有磁场时，两簧片被磁化，在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态，磁场减弱时两簧片分开．(2)干簧管继电器①构造：由干簧管和

3、绕在管外的线圈组成．②作用：在电路中，可以根据流经线圈的电流大小控制电路的通断．③如图521所示电路符号图5213．电容式传感器电容式传感器以各种类型的电容器为传感元件，它将被测量的非电学量的变化，转化成电容量的变化．根据改变电容的方式不同，电容式传感器可分为变间隙式、变极板面积式和变介电常数式三种．1．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度的感知很灵敏．(×)2．半导体制成的热敏元件温度升高时电阻大幅度变化．(√)3．光照越强，光敏电阻的阻值越小．(√)光敏传感器的敏感元件一定是光敏电阻吗？【提示】　不一

4、定，凡是在光照条件下电学特性随之改变的都可用作光敏传感器的敏感元件．许多办公场所楼道灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．探讨1：请分析满足上述条件的控制电路中有哪些传感器？是物理传感器还是化学传感器？【提示】　接入了两种传感器：光传感器(光敏电阻)；声传感器(通常用微型驻极体话筒)．以上两种传感器均为物理传感器．探讨2：光敏电阻一般由什么材料组成？和电学中的一般电阻一样吗？【提示】　光敏电阻一般由半导体材料做成，而电学中常见电阻一般由金属材料制成．1．光敏电阻的

5、特性当光敏电阻受到光照射时，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，于是导电性明显地增强，电阻减小．2．热敏电阻的两种类型热敏电阻的电阻率随温度变化而明显变化，常见的有两种类型，图中甲为PTC型，乙为NTC型．PTC型为正温度系数热敏电阻，NTC型为负温度系数热敏电阻．图5223．热敏电阻的应用(1)电熨斗①电熨斗的构造：如图523所示．图523②电熨斗的自动控温原理其内部装有双金属片温度传感器，其作用是控制电路的通断．常温下，上、下触点是接触的，当温度过高时，由于双金属片的热膨胀系数

6、不同，上部金属膨胀系数大，下部金属膨胀系数小，双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．(2)电冰箱电冰箱中的自动控制系统要获取的信息都要通过传感器转化为容易传输和处理的电信号．电子温控的核心之一是冷藏室传感器和冷冻室传感器．它们是一种负温度系数的热敏电阻．当温度升高时，其阻值减小；当温度降低时，其阻值增加．1．如图524所示，R1、R2为定值电阻，L为电阻丝，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，下列选项中不正

7、确的是(　　)图524A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．电阻丝的功率增大D．电路的路端电压增大【解析】　当光照强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，干路电流增大，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大；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；结合干路电流增大知流过电阻丝的电流必增大，则电阻丝的功率增大，故本题选项为D.【答案】　D2．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热

8、敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的，如图525甲所示，电源的电动势E＝9V，内阻不计，G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的关系如图乙所示．闭合S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻的温度是多少？图525【解析】　由乙图知，t＝20℃时，R＝4kΩ根据闭合电路欧姆定律I＝得2×10－3＝.求得Rg＝500Ω.又因I2＝　即3.6×10－3＝故R′＝2kΩ.