6.1传感器及工作原理

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1、沂水四中2011-2012学年度第二学期高二、物理*选修3-2*讲案编写：审核：周次上课时间2012-3-21课型新授课课题第一节、传感器及工作原理学习目标1.了解传感器的概念，知道非电学量转换成电学量的技术的意义.2.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件的工作原理.3.了解传感器的常用元件的特性.学习重点光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件的工作原理学习难点光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件的工作原理·教学过程课前预习1．干簧管是一种________的传感器．2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________，并能把它们按照一定的规

2、律转换为电压、电流等________，或转换为________的一类元件．3．光敏电阻能够把________转换为________．4．热敏电阻或金属热电阻能够把________转换为________这个电学量．5．霍尔元件能够把________转换为________这个电学量．※问题探究一、传感器一、传感器的定义传感器是这样一类元件：它能够感受诸如力、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.二、传感器的分类常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的.根据人测量的量不同，可将传感器分为物理型、化学型和生

3、物型三类.物理型传感器是利用被测物质的某些物理性质(如电阻、电压、电容、磁场等)发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等.化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化为电学量的敏感元件制成的.生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等.三、传感器的原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处，理后，再通

4、过控制系统产生各种控制动作.传感器原理如图6-1所示.6第页【典例1】许多楼道照明灯具有这样的功能：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，它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器　②光传感器　③声音传感器　④热传感器A．①②B．②③C．③④D．②④※问题探究二、光敏电阻一、光敏电阻的特性根据实验结果分析可得光敏电阻的特性：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小.二、光敏电阻被光照射时电阻变化的原因光敏电阻在被光照射时阻值发生变化，原因是：硫化镐等物质、是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好，随着照的增强，载流子增多，导电：性能变好

5、.【典例2】如图6-3所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R.的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央.若用不透光的黑纸将R.包裹起来，表针将向(填“左”或“右”)转动；若用手电筒照射R.,表针将向(填“左”或“右”)转动.※问题探究三、热敏电阻和金属热电阻一、热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化而明显变化，温度升高，电阻减小，如图6-6所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线.二、金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的金属丝也可以制作温度传感器，称为金属热电阻.如图6-7所示为某金属热电阻的电阻值随温

6、度变化的特性曲线.三、热敏电阻与金属热电阻的区别热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换成电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好.【典例3】某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在下图的实物图上连线．6第页(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合

7、开关，________，________，断开开关；③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得R－t关系图线(如图所示)，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)．※问题探究四、霍尔元件一、霍尔元件如图6-9所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铜)簿片上，制作四个电极E，F，M，N，就成为一个霍尔元件，霍尔元件.能够把蝉感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.二、霍尔电压说明：(1)其中k为比例