高中物理 第4章 传感器与现代社会 4.14.2 传感器的原理 探究热敏电阻的温度特性曲线课件 沪科版选修32.ppt

4 1传感器的原理4 2探究热敏电阻的温度特性曲线 第4章传感器与现代社会 目标定位 1 知道传感器的定义 理解其工作原理 2 了解光敏电阻 热敏电阻等元件的特征 3 会探究热敏电阻的温度特性曲线 内容索引 知识探究新知探究点点落实 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 光声控延时开关的敏感元件有哪些 你能画出它的原理图吗 一 什么是传感器 答案 答案有光敏感元件和声敏感元件 要点总结 1 传感器是通过测量外界的量 量量来捕捉和识别信息 并将被测量的量转化成量的装置 2 各种传感器的作用都是把量转换成量 3 传感器的结构 4 敏感元件是传感器中的关键性元件 它承担着直接 和 的任务 5 根据的不同 传感器可分为物理型 化学型和生物型 物理 化学 生物 非电学 电学 非电学 电学 敏感 处理 感知 转换外 界信息 检测量 例1如图1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 将电压表分别接在b c之间与c d之间 当油量变化时 电压表的示数变化有何不同 答案 解析 图1 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 油量减少时 电压表的示数减小 二 研究光敏电阻的导电特性 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2所示为光敏电阻自动计数器的示意图 其中r1为光敏电阻 r2为定值电阻 此光电计数器的基本工作原理是什么 答案 答案当光被产品挡住时 r1电阻增大 电路中电流减小 r2两端电压减小 信号处理系统得到低电压 每通过一个产品就获得一次低电压 并计数一次 图2 要点总结 1 光敏电阻是用材料 如硫化镉 制成的 特点 光照越强 电阻越 2 光敏电阻能够把这个光学量转换为这个电学量 半导体 小 光照强弱 电阻 例2 多选 如图3所示 r1 r2为定值电阻 l为小灯泡 r3为光敏电阻 当入射光强度增大时 答案 解析 图3 a 电压表的示数增大b r2中电流减小c 小灯泡的功率增大d 电路的路端电压增大 解析当入射光强度增大时 r3阻值减小 外电路总电阻随r3的减小而减小 r1两端电压因干路电流增大而增大 从而电压表的示数增大 同时内电压增大 故电路的路端电压减小 a项正确 d项错误 由路端电压减小 而r1两端电压增大知 r2两端电压必减小 则r2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必增大 故小灯泡的功率增大 c项正确 三 探究热敏电阻的温度特性 如图4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 表针将如何摆动 若用吹风机将热风吹向电阻 表针将如何摆动 图4 答案由于酒精蒸发 热敏电阻rt温度降低 电阻值增大 指针应向左偏 用吹风机将热风吹向电阻 rt温度升高 电阻值减小 指针将向右偏 答案 要点总结 1 金属导体的电阻率随温度升高而 2 热敏电阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成 也可用半导体材料制成 3 热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类 1 正温度系数的热敏材料 ptc 电阻随温度的上升而 2 负温度系数的热敏材料 ntc 电阻随温度的上升而 3 临界温度系数的热敏材料 ctc 电阻在很小的温度范围 临界 内急剧 增大 增加 下降 下降 例3 多选 在温控电路中 通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制 如图5所示电路 r1为定值电阻 r2为半导体热敏电阻 温度越高电阻越小 c为电容器 当环境温度降低时 答案 解析 a 电容器c的带电荷量增大b 电压表的读数增大c 电容器c两板间的电场强度减小d r1消耗的功率增大 图5 又由p1 i2r1可知 r1消耗的功率p1变小 d错误 达标检测 1 对传感器的认识 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器 答案 1 2 3 解析大多数传感器是由半导体材料制成的 某些金属也可以制成传感器 如金属热电阻 故a错 b对 传感器将非电学量转换为电学量 因此传感器感知的应该是 非电信号 故c错 水银温度计能感受热学量 但不能把热学量转化为电学量 因此不是传感器 故d错 解析 解析滑动触头p左移 滑动变阻器接入电路的电阻减小 流过二极管的电流增大 从而发光增强 使光敏电阻r减小 最终达到增大流过灯泡的电流的效果 2 光敏电阻的特性 如图6所示的电路中 电源两端的电压恒定 l为小灯泡 r为光敏电阻 r与l之间用挡板 未画出 隔开 led为发光二极管 电流越大 发出的光越强 且r与led间距不变 下列说法中正确的是 答案 1 2 3 解析 图6 a 当滑动触头p向左移动时 l消耗的功率增大b 当滑动触头p向左移动时 l消耗的功率减小c 当滑动触头p向右移动时 l消耗的功率可能不变d 无论怎样移动滑动触头p l消耗的功率都不变 3 对热敏电阻 光敏电阻的认识 如图7所示为某传感装置内部部分电路图 rt为正温度系数热敏电阻 其特性为随着温度的升高阻值增大 r1为光敏电阻 其特性为随着光照强度的增强阻值减小 r2和r3均为定值电阻 电源电动势为e 内阻为r v为理想电压表 若发现电压表示数增大 可能的原因是 热敏电阻温度降低 其他条件不变 热敏电阻温度升高 其他条件不变 光照减弱 其他条件不变 光照增强 其他条件不变a b c d 1 2 3 图7 答案 解析 1 2 3 解析 热敏电阻温度降低时 其阻值减小 外电路总电阻减小 总电流增大 路端电压随之减小 通过光敏电阻的电流减小 通过r3的电流增大 电压表的读数增大 符合题意 故 正确 同理可