2017-2018学年高中物理 第三章 传感器 2 温度传感器和光传感器学案 教科版选修3-2

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1、2温度传感器和光传感器[目标定位]　1.了解各种温度传感器的工作原理、特点和应用.2.了解各种光传感器的工作原理、特点和应用.一、温度传感器1.作用：将温度的变化转换为电学量的变化.2.常见的温度传感器(1)热双金属片温度传感器①原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路的通断.②应用：日光灯启动器，电机、电冰箱保护等.(2)热电阻传感器①原理：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，当外界温度t发生变化时，其电阻值按R＝R0(1＋θt)的规律变化(θ为温度系数，R0为

2、t＝0℃时导体的电阻).②应用：测温度、测流量等.(3)热敏电阻传感器①原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，其热敏特性在上节已有探究.②应用：测量、温度控制或过热保护等.③分类：正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻随温度升高而增大.负温度系数的热敏电阻(NTC)，它的电阻随温度的升高而减小.深度思考热敏电阻是温度传感器中的重要元件，是不是所有的热敏电阻的阻值都随温度的升高而减小？答案　不是.正温度系数热敏电阻(PTC)在温度升高时电阻值增大，负温度系数热敏电阻(NTC)在温度升高时电阻值减

3、小.例1　传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种．某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的．常温下，该温度传感器是闭合的；当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路．下列关于该消毒柜的几种电路图中(图中S为电源开关)，连接正确的是(　　)解析　A电路中，当温度升高到某一设定值时，电路会断开；B、C、D电路中，温度升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开．电源开关S闭合后，消毒柜开始工作，当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，整个电

4、路也断开，所以A选项正确．答案　A二、光传感器1.光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器，一般以光敏电阻为主要元件，因为光敏电阻电阻值随光照增强而减小，将光敏电阻连接到电路中时，光照改变就会引起电路中其他电学量的改变，从而将光信号转换为电信号.2.应用：光电式烟尘浓度计、光电式转速表.例2　如图1所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理.图1解析　光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线.一路光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号.另一路光线经反射镜4

5、穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸收或散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱.两路光线分别转换成电压信号U1、U2，如果U1＝U2，说明被测的光路上没有烟尘，相反，如果U1、U2相差较大，说明烟尘较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度.答案　见解析例3　如图2所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时(　　)图2A.电压表的示数增大B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大解析　当照射光强度增

6、大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，A项正确，D项错误；由路端电压减小，R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确.答案　ABC解决含有热敏电阻、光敏电阻的直流电路动态分析问题：(1)明确热敏电阻、光敏电阻的电阻特性；(2)解题思路：R局→R总→I总→U端⇒1.(温度传感器的应用)(多选)如图3所示为电

7、阻R随温度t变化的图线，下列说法中正确的是(　　)图3A.图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B.图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C.图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D.图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高答案　BD2.(温度传感器的应用)图4是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)图4A.I变大

8、，U变大B.I变大，U变小C.I变小，U变大D.I变小，U变小答案　D解析　R2处出现火情，温度升高，R2减小，导致R2两端电压减小，通过R3的电流减小，路端电压U减小.3.(光传感器的应用)街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，它们是利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的(　　)A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用答案　B解析　街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏