高中物理人教版第六章 第1节 传感器及其工作原理ppt课件

1、第1节第六章理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二考向一考向二随堂基础巩固课时跟踪训练知识点三知识点四返回返回返回返回返回返回1.传感器按照一定的规律把非电学量转化为电传感器按照一定的规律把非电学量转化为电 学量，可以很方便地进行测量、传输、处置学量，可以很方便地进行测量、传输、处置 和控制。和控制。2.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 电阻这个电学量。电阻这个电学量。3.热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量 转换为电阻这个电学量。转换为电阻这个电学量。4.电容式位移传感器能把物体位移这个力学量电

2、容式位移传感器能把物体位移这个力学量 转换为电容这个电学量。转换为电容这个电学量。5.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为 电压这个电学量。电压这个电学量。返回返回返回返回 自学教材自学教材 1传感器的定义传感器的定义 能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等 量，量，并能把它们按照一定的规律转换为便于并能把它们按照一定的规律转换为便于 和处理的另一个和处理的另一个物理量物理量(通常是通常是 、电流等电学量、电流等电学量)，或转换为电路的，或转换为电路的 的元件。的元件。 2非电学量转换为电学量的意义非电学量转换为

3、电学量的意义 把非电学量转换为电学量，可以方便地进行把非电学量转换为电学量，可以方便地进行 、传输、传输、处理和处理和 。物理物理传送传送电压电压通断通断丈量丈量控制控制返回返回 重点诠释重点诠释 传感器的工作原理传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、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，如电压浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常值、电流值、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制系统产生各种控制动作。传感器的要经过放大后

4、再送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如下所示：工作原理如下所示：返回返回 特别提醒特别提醒 (1)传感器的快速发展，其品种已达数万种，我们今天传感器的快速发展，其品种已达数万种，我们今天学习的只是最基本的几种而已。学习的只是最基本的几种而已。 (2)不能认为传感器输出的一定是电信号。不能认为传感器输出的一定是电信号。返回返回1下列说法正确的是下列说法正确的是 () A传感器担负着信息采集的任务传感器担负着信息采集的任务 B干簧管是一种能够感知磁场的传感器干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C传感器不是电视遥控接收器的主要元件传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D传感器是把力、温度、光

5、、声、化学成分转换为电传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电 信号的主要工具信号的主要工具返回返回解析：传感器的任务就是采集信息，解析：传感器的任务就是采集信息，A对；干簧管的主要对；干簧管的主要构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，B对；由传感器对；由传感器的定义知的定义知D对。对。答案：答案：ABD返回返回1.特点特点光照越强，电阻光照越强，电阻 。2原因原因无光照时，载流子少，导电性能无光照时，载流子少，导电性能 ；随着光照的增强，；随着光照的增强，

6、载流子载流子 ，导电性，导电性 。3作用作用把把 这个光学量转换为这个光学量转换为 这个电学量。这个电学量。越小越小不好不好增多增多变好变好光照强弱光照强弱电阻电阻返回返回2关于光敏电阻，下列说法正确的是关于光敏电阻，下列说法正确的是 () A光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻 这个电学量这个电学量 B硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子 极少，导电性能不好极少，导电性能不好 C硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子 较少，导电性能良好较少，导电性能良

7、好 D半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子 增多，导电性能变好增多，导电性能变好返回返回解析：对光敏电阻，光照强度变化时，电阻值随之变解析：对光敏电阻，光照强度变化时，电阻值随之变化，化，A对；对半导体材料的硫化镉，无光照射时载流子对；对半导体材料的硫化镉，无光照射时载流子极少，导电性能差，光照增强时，载流子明显增多，极少，导电性能差，光照增强时，载流子明显增多，导电性能变好，导电性能变好，B、D对，对，C错。错。答案：答案：ABD返回返回氧化锰热敏电阻氧化锰热敏电阻金属热电阻金属热电阻特点特点 电阻率随温度的升电阻率随温度的升高而高而 电阻率随

8、温度的升高而电阻率随温度的升高而 制作制作材料材料半导体半导体 优点优点灵敏度好灵敏度好化学稳定性好，测温范围大化学稳定性好，测温范围大作用作用将将 这个热学量转换为这个热学量转换为 这个电学量这个电学量减小减小增大增大金属金属温度温度电阻电阻返回返回3.如图如图611所示为电阻所示为电阻R随温度随温度T 变化的图线。下列说法中正确的是变化的图线。下列说法中正确的是 () A图线图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B图线图线2的热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的的热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C图线图线1的材料化学稳定性好、测温范围

9、大、灵敏度高的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D图线图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高图图611返回返回解析：金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料解析：金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，其变化规律均不成的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，其变化规律均不成比例，所以比例，所以A错误，错误，B对，由图像可以看出，图线对，由图像可以看出，图线1对应的对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以定性差但灵敏度高，

10、所以C错误错误D对。对。答案：答案：BD返回返回 自学教材自学教材 1构造构造 很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N。 2霍尔电压霍尔电压 如图如图612所示，所示，E、F间通入恒定电流间通入恒定电流I，同时外加，同时外加与薄片垂直的磁场与薄片垂直的磁场B，则，则M、N间出现霍尔电压间出现霍尔电压UH，UH 。图图612 3作用作用 把把 这个磁学量转换为这个磁学量转换为 这个电学量。这个电学量。磁感应强度磁感应强度电压电压返回返回 重点诠释重点诠释 返回返回4关于霍尔元件，下列说法正确的是关于霍尔元件，下列说法正确的是 () A把温度这个热学

11、量转化为电阻这个电学量把温度这个热学量转化为电阻这个电学量 B把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量 C把力这个力学量转化为电压这个电学量把力这个力学量转化为电压这个电学量 D把光照这个光学量转化为电阻这个电学量把光照这个光学量转化为电阻这个电学量 解析：霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转解析：霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转 化为其两表面电压的变化这个电学量的，故化为其两表面电压的变化这个电学量的，故B正确。正确。 答案：答案：B返回返回返回返回 例例1 如图如图613所示，所示，R1、R2为定为定值电阻，值电阻，L为小灯泡，为小灯

12、泡，R3为光敏电阻，当为光敏电阻，当照射光强度增大时照射光强度增大时 () A电压表的示数增大电压表的示数增大 BR2中电流减小中电流减小 C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大电路的路端电压增大图图613返回返回 思路点拨思路点拨解决此类题首先要判断光敏电阻阻值的解决此类题首先要判断光敏电阻阻值的变化，然后再根据闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律，变化，然后再根据闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律，从局部从局部整体整体局部的观点分析各物理量变化即可。局部的观点分析各物理量变化即可。 解析解析当照射光强度增大时，当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路阻值减小，外电路电阻随电

13、阻随R3的减小而减小，的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，的示数增大，A项正确，项正确，D项错误；项错误； 由路端电压减小，而由路端电压减小，而R1两端电压增大知，两端电压增大知，R2两端电两端电压必减小，则压必减小，则R2中电流减小，故中电流减小，故B项正确；项正确；返回返回 结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，小灯泡的功率增大，C项正确。故选项正确。故选A、B、C。 答案答案ABC

14、 借题发挥借题发挥 解决含有热敏电阻和光敏电阻的直流电路动态分析解决含有热敏电阻和光敏电阻的直流电路动态分析问题时，首先要明确两种元件阻值大小的变化规律，然问题时，首先要明确两种元件阻值大小的变化规律，然后根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点来分析后根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况。的变化情况。返回返回1.在温控电路中，通过热敏电阻阻值在温控电路中，通过热敏电阻阻值 随温度的变化可实现对电路相关物随温度的变化可实现对电路相关物 理量的控制。如图理量的控制。如图614所示电

15、所示电 路，路，R1为定值电阻，为定值电阻，R2为半导体热为半导体热 敏电阻敏电阻(温度越高电阻越小温度越高电阻越小)，C为电容器。当环境温度为电容器。当环境温度 降低时降低时 () A电容器电容器C的带电荷量增大的带电荷量增大 B电压表的读数增大电压表的读数增大 C电容器电容器C两板间的电场强度减小两板间的电场强度减小 DR1消耗的功率增大消耗的功率增大图图614返回返回答案：答案：AB返回返回 例例2如图如图615所示为测定压力的电容式传感器，所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间零刻度在中间)和电源串联和电源串联成闭合回路，当压力

16、成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)图图615返回返回A向右偏到某一刻度后回到零刻度向右偏到某一刻度后回到零刻度B向左偏到某一刻度后回到零刻度向左偏到某一刻度后回到零刻度C向右偏到

17、某一刻度后不动向右偏到某一刻度后不动D向左偏到某一刻度后不动向左偏到某一刻度后不动返回返回 解析解析压力压力F作用时，极板间距作用时，极板间距d变小，由变小，由C 电容器电容电容器电容C变大，又根据变大，又根据QCU，极板带电荷量变大，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏。电流，所以指针将右偏。F不变时，极板保持固定后，充不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度。故选电结束，指针回到零刻度。故选A。 答案答案A 借题发挥借题发挥 电容式传感器是应用了电容器的电容跟板间距离、正电容式传感

18、器是应用了电容器的电容跟板间距离、正对面积、电介质及引起它们改变的因素对面积、电介质及引起它们改变的因素(如力、位移、压如力、位移、压强、声音等强、声音等)的关系，将这些非电学量转化为电容器的电的关系，将这些非电学量转化为电容器的电容这个电学量。容这个电学量。，返回返回2.如图如图616所示，是一个测定液面所示，是一个测定液面 高度的传感器，在导线芯的外面涂高度的传感器，在导线芯的外面涂 上一层绝缘物质，放在导电液体中，上一层绝缘物质，放在导电液体中， 导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外 电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导 电液体的深度电液体的深度h变化为变化为 () Ah增大增大 Bh减小减小 Ch不变不变 D无法确定无法确定图图61