高二物理第六章 传感器 第1~4节人教实验版知识精讲

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1、高二物理第六章传感器第1~4节人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：第六章传感器第一节传感器及其工作原理第二节传感器的应用（一）第三节传感器的应用（二）第四节传感器的应用实例二.重点、难点解析1.知道传感器。2.了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。3.会使用霍尔电压公式。4.了解力传感器在电子秤上的应用。5.了解声传感器在话筒上的应用。6.了解温度传感器在电熨斗上的应用。7.了解温度传感器在电饭锅和测温仪上的应用。8.了解光传感器在鼠标器和火灾报警器上的应用。9.了解两个实验：光控开关、温度报警器的基本原理。10.通过实

2、验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。三.知识内容第一部分（一）传感器1.传感器是指能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。2.传感器的作用：传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。3.传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的（二）光敏电阻1.光敏电阻的电阻率与光照强度有关。2.光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增

3、多，导电性能变好。3.光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。（三）热敏电阻和金属热电阻1.金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。2.热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。用心爱心专心3.热敏电阻或金属热电阻都能够将热学量转化为电阻这个电学量。电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。（四）霍尔元件在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直

4、时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。人们把这样的现象称为霍尔效应，所产生的电势差叫霍尔电压。人们利用霍尔效应做成了霍尔元件。霍尔电压，其决定式为。式中为薄片的厚度，为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。第二部分（一）传感器应用的一般模式（二）力传感器的应用——电子秤应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量（三）声传感器的应用——话筒1.话筒的作用是把声音信号转化为电信

5、号。2.动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。3.电容式话筒的工作原理：利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压.优点：保真度好。4.驻极体话筒的原理同电

6、容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜。优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。驻极体话筒利用了电介质的极化现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象，某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为驻极体。（四）温度传感器的应用——电熨斗温度传感器能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的，电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。电熨斗是装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断用心爱心专心

7、第三部分（一）温度传感器的应用——电饭锅1.电饭锅中采用了温度传感器，能够随着温度的变化自动控制电路的开关。2.温度传感器的主要元件是感温铁氧体。3.感温铁氧体的组成物质是氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。4.感温铁氧体特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃，失去铁磁性。（居里点，又称居里温度，即指103℃）5.电饭锅的工作过程：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到原有状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继

8、续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热。（二）温度传感器的应用——测温仪1.温度传感器测温仪优点：可以远距离读取温度的数值，