- 2021-06-17 发布 |
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文档介绍
高中物理 第六章 传感器 第1节 传感器及其工作原理导学案(无答案)新人教版选修3-2
6.1传感器及其工作原理 【学习目标】 1、 知道什么是传感器,知道光敏电阻特点及作用, 2、 掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别,理解霍尔元件的原理及作用 3、 了解传感器应用的一般模式 4、 理解力、温度、光传感器工作原理 【学习重点】 掌握各种传感器元件的特性 【学习难点】 理解各传感器应用原理 【学习方法】 探究 实验 讨论 【课本导读】 1、 传感器: 传感器是指这样一类元件:它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_________量,并能把它们按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等________量,或转换为电路的通断。传感器一般由敏感元件和输出部分组成,通过敏感元件获取外界信息并转换_______信号,通过输出部分输出,然后经控制器分析处理。 常见的传感器有:__________、____________、_____________、___________、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。 2、干簧管结构:它是玻璃管内封入的的两个_______制成的簧片. 作用:在电路中起到_______的作用,它是一种能够_______的传感器. 3、光敏电阻 光敏电阻是用____制成的,硫化镉就是一种____。其特点是电阻率随光照强度的增大而_______,原因是:无光照射,载流子_______,导电性____;随着光照的增强,载流子 ,导电性能 。 作用:光敏电阻能够把 转化为______。它就象人的眼睛,可以 看到光线的强弱。 4、热敏电阻和金属热电阻 热敏电阻:半导体材料的导电能力随温度升高而___,电阻率随温度升高而____,用_______做成的传感器称为热敏电阻,热敏电阻也可以用_______制成,其电阻随温度的变化 。特点是灵敏度___。 金属热电阻:金属的电阻率随温度的升高而___,用多种金属做成的温度传感器称为热电阻.其特点是_______、测温范围_______,但_______较差. 二者的作用:二者都能把_______转化为_______. 5、电容式位移传感器能够把物体的__________这个力学量转换为______这个电学量。 图6-1-1 6、霍尔元件 ①构造(如图6-1-1所示):在很小的矩形_______薄片上,制作四个电极,就成为一个霍尔元件. ②霍尔电压:表达式UH=_______,式中d为___,k为_______,其大小与_______有关. ③霍尔效应的原理:外部磁场使运动的载流子受到洛仑兹力,在导体板的一侧聚集,在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷,从而形成横向的电场;横向电场对电子施加与洛仑兹力相反的静电力,当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板两侧会形成稳定的电压. 设图中MN方向长度为L2,则: =qvB 根据电流的微观解释 I=nqsv ,s =d 整理后,得:= 令 k = ,因为n为材料单位体积的带电粒子个数,q为单个带电粒子的电荷量,它们均为常数,所以有:= 作用:用霍尔元件能够把_______转换为_______. 【方法点拨】 例1.如图所示,将万用表的选择开关置于“欧姆”挡,再将电表的两支表笔与一热敏电阻Rt的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精,表针将向_____________(填 “左”或“右”)移动;若用吹风机将热风吹向电阻,表针将向______________(填“左”或“右”)移动。 例2.传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路,那么( ) A.当F向上压膜片电极时,电容将减小 B.当F向上压膜片电极时,电容将增大 C.若电流计有示数,则压力F发生变化 D.若电流计有示数,则压力F不发生变化 【课堂练习】 1、关于干簧管,下列说法正确的是( ) A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C.干簧管接入电路中相当于开关的作用 D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 2、关于传感器的下列说法正确的是( ) A.所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 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.以上说法都不正确 3、热敏电阻能将热信号转换为电信号是因为( ) A.电阻阻值的大小随热量的变化而变化 B.电阻阻值的大小随温度的变化而变化 C.电阻体积的大小随热量的变化而变化 D.电阻体积的大小随温度的变化而变化 4、利用半导体材料可制成哪些电子元件 ( ) A、热敏电阻 B、光敏电阻 C、晶体管 D、标准电阻 5、用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时,下列说法正确的是( ) A、测热敏电阻时,温度越高,多用电表指针偏角越大 B、测热敏电阻时,温度越高,多用电表指针偏角越小 C、测光敏电阻时,光照越弱,多用电表指针偏角越大 D、测光敏电阻时,光照越弱,多用电表指针偏角越小 6、如图所示为电阻R随温度T变化的图线,下列说法中正确的是 ( ) A、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 7、下列说法正确的是 ( ) A、金属导体的电阻率随温度增加而减小 B、半导体的电阻率随温度增加而增大 C、用半导体制成的热敏电阻,可以作为测温元件 D、用半导体制成的光敏电阻,可以起到开关的作用 8、关于热敏电阻以下说法中正确的是 ( ) A、热敏电阻的阻值随温度升高而增大 B、热敏电阻的阻值随温度升高而减小 C、热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化 D、热敏电阻可以用金属氧化物制作 9、如图所示是测定位移的电容式传感器,其工作原理是哪个量的变化,造成其电容的变化( ) A.电介质进入极板的长度 B.两极板间距 C.两极板正对面积 D.极板所带电量 10、一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而_____.由于它对光照较敏感,所以可以作_____传感器. 11、为解决楼道的照明,在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路的相接。当楼道内有走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器为___________传感器,它输入的是___________信号,经传感器转换后,输出的是____________信号。 查看更多