2018-2019版物理新导学笔记选修3-2人教通用版讲义：第六章 传感器6.1 Word版含答案.pdf

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1、1传感器及其工作原理[学习目标]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、传感器及工作原理1．传感器的定义：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、光敏电阻的特点及工作原理1．当半导体材料受到光照或者温度升高时，会

2、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．2．光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的．它的特点是光照越强，电阻越小．它能够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的特点1．热敏电阻：用半导体材料制成．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．四、霍尔元件的特点1．霍尔元件在电流、电压

3、稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡．IB2．霍尔电压：U＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中U的变化与B成正比，所以HdH霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)(2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大．(×)(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．(×)(4)霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出．(×)2．如图1所示，R为定值电阻，R为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时

4、，12电流表的读数________(填“变大”或“变小”)，小灯泡的亮度________(填“变亮”或“变暗”)．图1答案变小变亮一、传感器[导学探究]干簧管结构：如图2所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，接入图3电路，当条形磁铁靠近干簧管时：图2图3(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？答案(1)灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通．(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器．[知识深化]1．传感器的原理非电学量→传感器敏感元件、转换器件、转换电路→电学量2．在分析传感器时要明确(1)核心元

5、件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量；(3)是如何显示或控制开关的．例1如图4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．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数可以了解油量情况．若将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数如何变化？图4答案见解析解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大．把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理

6、，油量减少时，电压表的示数减小．二、光敏电阻[导学探究]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5所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R为光敏电阻，R为定值电阻．此光电计12数器的基本工作原理是什么？图5答案当光被产品挡住时，R电阻增大，电路中电流减小，R两端电压减小，信号处理系统12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．例2(多选)如图6所示，R、R为定值电阻，L为小灯泡，R为光敏电阻，当入射光强度123增大时()图6A．电压表的示数增大B．R中电流减小2C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大答案ABC解析

7、当入射光强度增大时，R阻值减小，外电路总电阻随R的减小而减小，由闭合电路欧33姆定律知，干路电流增大，R两端电压增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故1电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．因路端电压减小，而R两端电压增大，故R12两端电压必减小，则R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2必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确．三、热敏电阻和金属热电阻[导学探究]如图7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R(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T央．若在R上擦一些酒精，

8、表针将如何