2019_2020学年高中物理第三章传感器第1节传感器第2节温度传感器和光传感器学案教科版选修3.doc

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1、第1节　传感器第2节　温度传感器和光传感器　1.知道传感器的概念、结构及工作原理．(重点)　2.了解传感器的分类情况及热敏电阻的特性．(难点)3．知道温度传感器的原理，了解温度传感器在生活中的应用．　4.知道光电传感器的原理，了解光电传感器在生活中的应用．一、传感器1．概念：传感器通常是把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．2．结构：一般由敏感元件和处理电路组成，如图所示．(1)敏感元件能直接感受非电信息，并将这些信息变换成易于测量的物理量，形成电信号．(2)处理电路能把微小的信号进行放大，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号

2、转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量．二、敏感元件的原理1．敏感元件就其感知外界信息的原理可分为三类：(1)物理类；(2)化学类；(3)生物类．2．由教材P61～62的实验探究可知：热敏电阻用半导体材料制成，具有电阻随温度灵敏变化的特性，可以实现对温度的测量．3．干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，它由密封在玻璃管内的两个铁磁体簧片构成，两个簧片相互交叠但其间保持一个缝隙，簧片在磁场作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁，当磁力大于簧片的弹力时两者紧密地接触．三、温度传感器1．热双金属片温度传感器：将两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制为一体后，温度升

3、高时，由于两面金属膨胀程度不同，双金属片就会变形．2．热电阻传感器(1)定义：用金属丝制作的感温电阻叫做热电阻．(2)金属的电阻R与温度t的关系是：R＝R0(1＋θt)．(3)作用：测温和测流量．3．热敏电阻传感器：热敏电阻是用半导体材料制成的，其电阻值随温度变化明显，NTC热敏电阻(负温度系数)的阻值，随温度升高而减小，PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大．四、光传感器151．定义：光电传感器是一种能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转换成电信号的器件或装置．2．应用：(1)光电式烟尘浓度计．(2)光电式转速表．　传感器的工作原理传感器感受的通常是非

4、电信息，而它输出的通常是电信息，不过这些输出信号往往是非常微弱的，一般需要经过放大后，再输送给控制系统产生各种控制动作．其工作过程如图所示．→→→→　　　　　　　↑　　　　　↑　　　　　　　　　　　　　1．非电信息：如位移、力、温度、光、声、化学成分、浓度、酸碱度等．2．敏感元件：是传感器的核心，相当于人的感觉器官，能直接感受被测量的非电信息并将其转换成与被测量的非电信息有一定关系的易于测量的物理量．3．转换元件：通常不能直接感受被测量的非电信息，而是将敏感元件输出的物理量转换为电信号输出．4．转换电路：将转换元件输出的电信号转换成易于测量的电信息．5．

5、电信息：如电压、电流、电阻等．　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换为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的．　压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示．将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内(　　)A．升降机可能匀减速下降B．升降机一定匀减速下降C．升降机可能匀加速下降15D．升降机一定匀加速下降[思路点拨]　(1)压敏电阻的阻值随压力的

6、增大而减小．(2)电流表、电阻R串联后再与压敏电阻并联．[解析]　设升降机匀加速下降，则重力mg大于压力N，即压力N变小，压敏电阻阻值变大，R总增大，由I总＝知I总变小，知U外＝E－I总r变大，电流表读数变大，升降机也可能匀减速上升，故A、B、D错误，C正确．[答案]　C　1.传感器是一种采集信息的重要器件，如图为用电容器作传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是(　　)①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生④若电流表有示数，说

7、明压力F发生变化⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化A．②④　　　　　　　B．①④C．③⑤D．①⑤解析：选A.当向下压时，因为C∝，d减小，C增大．在U不变时，因为C＝，Q增多，从b向a有电流流过．若电流表有示数，说明Q变化，C变化，则说明压力F变化．　探究热敏电阻的温度特性曲线1．实验设计(1)用万用电表的电阻挡直接测量热敏电阻随温度的变化特性，方法简便，误差大．(2)伏安法测量热敏电阻的温度特性曲线．2．采用伏安法测量(1)器材：电压表、电流表、电源、滑动变阻器、固定电阻、热敏电阻、开关和导线若干；温度计、水槽、电加热装置和开水冷水各一份．(2)

8、原理：采用水浴法改变热敏电阻的温度(如图甲)用伏安法测量电阻(如图乙)．15