2019-2020年高中物理 6.1传感器及其工作原理学案 新人教版选修3-2

《2019-2020年高中物理 6.1传感器及其工作原理学案 新人教版选修3-2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2019-2020年高中物理6.1传感器及其工作原理学案新人教版选修3-2[学习目标定位]　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．一、什么是传感器1．定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，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：把非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．二

2、、光敏电阻1．原理：无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．2．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．三、热敏电阻和金属热电阻作用：把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．四、霍尔元件作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.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．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

3、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，它只是图2玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片．作用：在电路中起到开关的作用，它是一种能够感知磁场的传感器．2．传感器的原理：3．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．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，R

4、1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．光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的．特点：光照越强，电阻越小．2．当半导体材料受到光照或者温度升高时，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，于是导电能力明显增强．三、热敏电阻和金属热电阻[问题设计]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

5、吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图4答案　由于酒精蒸发，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：用半导体材料制成．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增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．2．金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．3．热敏电阻

6、和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差．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漂移，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

7、定．即q＝qvB再根据电流的微观表达式I＝nqvS，S＝l2d整理得：U＝令k＝，其中n为材料单位体积的载流子的个数，q为单个载流子的电荷量，它们均为常数．则有U＝k.[要点提炼]1．霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡．2．霍尔电压UH＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中UH与B成正比，所以霍尔元件能把磁学量转换成电学量．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．图6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．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电

8、压表示数，可以了解油量情况．(1)你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将_____