2019_2020版高中物理第三章传感器1_2传感器温度传感器和光传感器讲义精练（含解析）教科版

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1、2　温度传感器和光传感器[学科素养与目标要求]　物理观念：1.知道什么是传感器，知道其将非电信息转换成电信息的意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．科学思维：通过对含温度传感器、光传感器的电路分析，体会传感器在电路中的作用．科学探究：通过多种渠道收集传感器的信息，进行交流展示，感受传感器技术在信息时代的作用与意义．一、传感器1．定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．2．组成：一般由敏感元件和处理电路组成．(1)敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形

2、成电信号．(2)处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量．3．敏感元件的原理(1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；(2)化学类：基于化学反应的原理；(3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．二、温度传感器1．分类(1)热双金属片温度传感器．(2)热电阻传感器．(3)热敏电阻传感器：①NTC型：电阻值随温度升高而减小．②PTC型：电阻值随温度升高而增大．2．作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量．三、光传感器1．原理：某些金属或半导体材料，在

3、电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．2．作用：感知光线的变化或场景的变换，使机器作出反应．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)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．(　×　)(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用．(　√　)(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小．(　√　)2．如图1所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，电流表的读数________(填“变大”或“变小”)，小灯泡的亮度________(填

4、“变亮”或“变暗”)．图1答案　变小　变亮一、传感器当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？答案　人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门．1．传感器的原理：2．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．例1　(2018·扬州市邗江区高二下学期期中)关于传感器，下列说法正确的是(　　)A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感

5、器答案　B解析　传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D错误．例2　如图2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2答案　见解析解析　把电压表接

6、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，油量减少时，电压表的示数减小．二、温度传感器如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用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？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？答案　由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，表针将向

7、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，表针将向右偏．1．温度传感器的作用：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

8、导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．②应用：测温、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．例3