2016-2017学年人教版选修3-261传感器及其工作原理学案

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1、»第六章传感器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.热敏电阻和霍尔元件的性能，知道其工作原理及作用.自主学习•基础知识传感器和光敏电阻［先填空］1.传感器(1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、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：把井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.2.光敏电阻(1)特点：

2、光照越强，电阻越小.(2)原因：无光照时，载流子极尘，导电性能不好;随着光照的增强，载流子增多,导电性变好.(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.I再思考］有一种电水壶为了防止烧干后引起事故，在水壶上安装了传感器，当壶中的水减少到一定程度时，就会自动断电，这种水壶上安装了什么样的传感器？【提示】这种水壶上安装了压力传感器，当水壶中的水减少到一定程度时,压力减小，压力传感器使电路断开，起保护作用.［后判断］1.传感器一定是把非电学量转换为电路的通断.(X)2.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的.

3、(丿)3.光敏电阻本身就是一种传感器.(X)鹽曲热敏电阻和金属热电阻［先填空］热敏电阻金屈热电阻特点电阻率随温度升高而减小电阻率随温度升高而业制作材料半导体金属优点灵敏度好化学稳定性好，测量范围大作用将温度这个热学量转换为电阻这个电学量［再思考］热敏电阻的阻值是否一定随温度的升高而减小？【提示】不一定，有的随温度的升高而增大（PTC元件），有的随温度的升高而减小（NTC元件）.［后判断］1.热敏电阻是用金属钳制成的，它对温度的感知很灵敏.（X）2•半导体制成的热敏元件温度升高时电阻大幅度变化.（J）1.金属热电

4、阻的温度升高吋电阻升高.（J）理…….■

5、霍尔元件［先填空］1・构造很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N.2.霍尔电压如图6-1-1,E、F间通入恒定电流/,同时外加与薄片垂直的磁场3,则M、N间出现霍尔电压⑷，Uh=!^・d为薄片厚度，k为霍尔系数.一个霍尔元件的〃、佥为定值，若保持/恒定，则⑷的变化就与〃成正比.3.作用把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.［再思考］图6-1-2如图6-1-2所示为矩形金属薄片，水平放入竖直向下的磁场屮，当电流的方向如图所示时，试分析N、M两侧面电势的高

6、低.【提示】对于金属薄片，真正参与导电的是电子，当通如题图所示的电流时，电子沿电流的反方向移动，因此受到的洛伦兹力指向N,N侧面聚集负电荷,电势较低，M侧面带正电荷，电势较高，即（pM>［后判断］1.霍尔电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力平衡.（丿）2.在時屮,k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关.（J）3.霍尔元件可以感知磁感应强度.（J）疑难问题卡片预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4学牛分组探究一传感器的工作原理及分类第1步探究一一分层设问，破解疑难1.传感

7、器是起什么作用的元件？【提示】传感器是一种将非电学量转换为电学量的元件.2.夜晚，楼道里漆黑一片•但随着我们的脚步声响，楼道的灯亮了，身后的灯则依次熄灭.这其中的奥妙是什么？【提示】在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关.第2步结论一一自我总结，素能培养1.传感器的工作原理非电学量—►敏感元件—►转换器件—►转换电路—►电学量敏感元件：相当于人的感觉器宫，肓接感受被测量并将其转换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量.2.光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件特性成因对比元件产生变化的原因光

8、敏电阻半导体材料受到的光照增强时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时空穴增多，即载流子数增多，于是导电性明显地增强，电阻减小热皱电阻对于负温度系数的热皱电阻，温度升高时，有更多的电子获得能量成为自由电子，同时空穴增多，即载流子数增多，于是导电性明显地增强，电阻减小霍尔元件霍尔元件两极间通入恒定的电流，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片屮的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，在另两极上形成电压第3步例证一一典例印证，思维深化»例!1如图6-1-3所示为某一热敏电阻（电阻值随温度的改

9、变而改变，且对温度很敏感）的3关系曲线图.图6-1-3将该热敏电阻连入如图6-1-4所示电路中，电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻7?i=25OQ・由热皱电阻的/■□关系曲线可知，热敬电阻两端的电压为V；电阻&的阻值为Q.【思路点拨】人U图线中，图线的斜率表示电阻的倒数，从图甲可看出，该图线的斜率逐渐增大，故可知其阻值随着温度升髙而减小.【解析】电阻&两端的电压为9V,电