高中物理 传感器的应用(一)课件 新人教版选修3-2

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1、6.2传感器的应用上节课我们学习了传感器及其工作原理。传感器是能够感知诸如力、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,或转化为电路通断的一类元件。请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件?光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。这节课我们来学习传感器的应用。传感器的应用(一)阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。下面学习几个传感器应用的实例。1.力传感器的应用—

2、—电子秤阅读教材56页第一段,思考并回答问题。(1)电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?(2)简述力传感器的工作原理。(3)应变片能够把什么力学量转化为什么电学量?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。【例1】用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感

3、器b在前,传感器a在后.汽车静止时,传感器a、b在的示数均为10N(取g=10m/s2).(1)若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N,求此时汽车的加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零.2.温度传感器的应用——电熨斗温度传感器是应用最广泛的传感器之一,它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。实验:电熨斗就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。电熨斗结构图(如图所示)思考与讨论:(1)常温下,上、下触点应

4、是接触的还是分离的?当温度过高时,双金属片将怎样起作用?(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,这是如何使用调温旋钮来实现的?(1)常温下,上、下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀大,下部金属膨胀小,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用.(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,此时可通过调温旋钮调节升降螺丝,升降螺丝带动弹性钢片升降,从而改变触点接触的难易,达到控制在不同温度的目的.

5、☆温度传感器的应用【例2】在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率随温度t的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能.对此,以下判断正确的是(D)①通电后,其电功率先增大,后减小②通电后,其电功率先减小,后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1和t2之间的某一值不变A.①③B.②③C.②④D.①④分析:当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中,电阻器的电阻率随温度升高而减小,其电阻R随之减小,由

6、于加在灭蚊器上的电压U保持不变,灭蚊器的热功率P随之增大,当t=t1时,P=P1达到最大.当温度由t1升高到t2的过程中增大,R增大,P减小;而温度越高,其与外界环境温度的差别也就越大,高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大;因此在这之间的某一温度t3会有P=P3=P′,即电热功率P减小到等于散热功率时,即达到保温;当tP′,使温度自动升高到t3;当t>t3,P

7、,为什么电饭锅、电饭煲能自动加热和保温而不会使饭烧焦呢?原来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。温度传感器的主要元件是什么?感温铁氧体。感温铁氧体的组成物质是什么?氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。感温铁氧体有何特点?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.什么是“居里点”?居里点,又称居里温度,即指103℃。观察演示实验:感温铁氧体的特性。现象:当感温铁氧体的温度升高到一定数值时,感温铁氧体与磁铁分离。说明温度升高到一定数值时,感温铁氧体的磁性消失。1、开始煮饭时,用手压下开关按钮,永

8、磁体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再恢复到图示状态。2、水沸腾后,锅内大致保持100℃不变。3、饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,

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