第六章精学笔记

1、高二年级物理第二学期第六章第1节精学笔记姓名 班级 学队 .精学要求1、熟练掌握并会运用相应知识点；2、能够灵活处理与该知识相关题，做到举一反三。精学笔记知识点一：传感器【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 量，并能把它们按照一定的规律转换为便于 和处理的另一个物理量(通常是 、电流等电学量)，或转换为电路的 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 、传输、处理和 。传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再送给控

2、制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如下所示：敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等。转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。【听完老师讲解，做做讲讲】关于传感器，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【给同学讲解做题思路，并互检做题是否正确并签字】互检签字： .【课堂练习，看谁做得又好

3、又快！】3如图6110所示图6110(1)图甲是_的电容式传感器，原理是_。(2)图乙是_的电容式传感器，原理是_。(3)图丙是_的电容式传感器，原理是_。(4)图丁是_的电容式传感器，原理是_。 互检互签： 知识点二：、光敏电阻、热敏电阻和金属热电阻光敏电阻1特点光照越强，电阻 。2原因无光照时，载流子少，导电性能 ；随着光照的增强，载流子 ，导电性 。3作用把 这个光学量转换为 这个电学量。热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图611所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线。图611金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也

4、可以制作温度传感器，称为热电阻，如图612所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。图612【听完老师讲解，做做讲讲】当你走近某些宾馆、酒楼的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上。你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息()A温度B运动C人 D光线【给同学讲解做题思路，并互检做题是否正确并签字】互检签字： .【课堂练习，看谁做得又好又快！】1、(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图615所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()图615A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆

5、表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 2如图618所示，是自动控制电路的原理图，a、b间电压恒定，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。当电路中的光敏电阻不受光的照射时用电器可以正常工作。图618(1)当光敏电阻受光的照射时，其阻值和电流表的示数如何变化？(2)用电器工作状态怎样？ 互检签字： 知识点三：霍尔元件1霍尔元件如图613所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化

6、铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成为一个霍尔元件。霍尔元件能够把磁感应强度这个 转换为电压这个 。图6132 霍尔电压UHk(1)其中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关。(2)一个霍尔元件的厚度d、霍尔系数k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比，因此霍尔元件又称 。【听完老师讲解，做做讲讲】在图617中，从相对的两个极E、F接出两条导线，与限流电阻及电流计串联后接到干电池上。调整电阻值使通入的电流约为10 mA，将另一对电极M、N接到多用表的200 mV直流电压挡上。将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，即写有字符的表面，将会看到霍尔电压怎样变化？

7、用另一个磁极去接近，又会看到什么现象？图617【给同学讲解做题思路，并互检做题是否正确并签字】互检签字： .【课堂练习，看谁做得又好又快！】如图619所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？图619 互检签字： .知识点四：传感器的应用实例1力传感器的应用电子秤(1)组成及敏感元件：由 和 组成，敏感元件是 。(2)工作原理：(3)作用：应变片将物体 这个力学量转换为 这个电学量。2温度传感器的应用实例敏感元件工作原理电熨斗双金属片温度变化时，由于双金属片

8、上层金属与下层金属的膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断电饭锅感温铁氧体(1)居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103 时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度”(2)自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到103 时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开3光传感器的应用火灾报警器(1)组成：如图621所示，发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。(2)工作原理：平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的

9、电路检测出这种变化，就会发出警报。图621【听完老师讲解，做做讲讲】对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为()A铜 B合金C半导体 D绝缘体互检签字： .【课堂练习，看谁做得又好又快！】1用如图622所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的前、后壁上

10、各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后。汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N(取g10 m/s2)。图622(1)若传感器a的示数为14 N，b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向。(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零？互检签字： .2.如图623所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动头P在A端，滑动变阻器接入电路中有效电阻

11、最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑动头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量。若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系。图623互检签字： .知识点五：实验：传感器的应用一、实验目的(1)利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器。(2)提高电子技术方面的设计和制作能力。二、实验原理1光控开关(1)电路如图631所示。图631(2)斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升

12、到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。(3)光控开关的原理(如图631所示)：白天，光照强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天暗到一定程度时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯)，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的。2温度报警器(1)电路如图632所示。图632(2)工

13、作原理：常温下，调节R1的阻值使斯密特触发器输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A的电压升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端Y由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声。R1的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节R1来调节蜂鸣器的灵敏度。三实验器材1光控开关实验斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V，0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 k)、电阻R2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸。2温度报警器实验斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、

14、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。四实验步骤1光控开关(1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。(2)检查各元件的连接，确保无误。(3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮。(4)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态。(5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。2温度报警器(1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。(2)检查各元件的连接，确保无误。(3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声。(4)用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声。(5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声。五、注意事项(1)安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。(2)光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则继电器不能正常工作。(3)光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些。(4)温度报警器实验中，要使蜂鸣器在更低的