高二物理人教版选修32课件第六章_1 传感器及其工作原理

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1、第六章传感器学案1传感器及其工作原理目标定位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、金属热电阻和霍尔元件的性能，知道其工作原理及作用.知识探究自我检测一、什么是传感器问题设计如图1所示，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭.知识探究图1盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？答案盒子里用到了干簧管.把干簧管串入电路，当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用.要点提炼1.干簧管结构：如图2所示，它只是玻璃

2、管内封入的两个制成的簧片.作用：在电路中起到的作用，它是一种能够的传感器.图2软磁性材料开关感知磁场2.传感器定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等量)，或转换为电路的的元件.物理电学通断3.非电学量转换为电学量的意义：把转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和.4.在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的.非电学量控制二、光敏电阻问题设计在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图3所示为

3、光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是什么？图3答案当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次.要点提炼1.光敏电阻：把电阻率与所受光照强度有关的物质(如硫化镉)涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极，这样就制成了一个光敏电阻.2.原理：无光照时，极少，导电性能；随着的增强，载流子，导电性变好.3.特点：光照越强，电阻越.4.作用：把这个光学量转换为这个电学量.载流子不好光照增多小光照强弱电阻三、热敏电阻和金属热电阻问题

4、设计如图4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与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图4答案由于酒精挥发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，指针将向右偏.要点提炼1.热敏电阻：用电阻随温度变化非常明显的材料如(氧化锰)制成.按热敏电阻阻值随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻.(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻

5、.(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻.半导体增大减小2.金属热电阻：金属的电阻率随温度而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成传感器，称为热电阻.3.热敏电阻和金属热电阻都能够把这个热学量转换为这个电学量.金属热电阻的稳定性好，测温范围，但较差.升高温度温度电阻化学大灵敏度四、霍尔元件问题设计如图5所示，在矩形半导体薄片E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中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移动，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH.试推导其表达式.图5答案设薄片厚度为d，EF方向长度为l1，MN方向长度为

6、l2，薄片中的载流子受到洛伦兹力发生偏转，使半导体内部出现电场，载流子同时受到电场力和洛伦兹力的作用，当洛伦兹力与电场力平衡时，M、N间电势差达到稳定.再根据电流的微观表达式I＝nqvS，S＝l2d1.组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件.2.原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现.霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受和二力平衡.要点提炼洛伦兹力电压电场力洛伦兹力UHB电压4.霍尔电势高低的判断方法由左手定则判断带电粒子的受力方向，如果

7、带电粒子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，如果是负电荷，则拇指所指的面为低电势面，但无论是正电荷还是负电荷，四指指的都是电流方向，即正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向.典例精析一、对传感器的认识例1如图6是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端.图6(1)若把一只电压表接在c、d之间当油箱中油量减少时，电压表的示数将(选填“增大”或“减小”).解析当油量减少时，R的数值会增大，电路中的电流会减