高二物理人教版选修32：6.2　传感器的应用

1、.课题：二、 传感器的应用一、教学目的1、理解传感器应用的一般形式；2、理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。3、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。二、教学重点、难点重、难点：各种传感器的应用原理及构造。三、教具传感器放大转换电路执行机构显示器计算机系统 多媒体课件四、教学过程一传感器应用的一般形式： 考虑：为什么要经过放大转换电路？1传感器输出的信号相当微弱，难以直接带动执行机构去实现控制；2输出的信号进展远间隔 传送时，为了抵御外界干扰，必须先将信号转换为其他的电信号。二几个传感器应用的实例 1力传感器的应用电子秤1、电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？装置:力传感器 元件

2、:金属梁和应变片 2、简述力传感器的工作原理。两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化 3、应变片可以把什么力学量转化为什么电学量？形变转化为电压 例题1、用如下图的装置可以测量汽车在程度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、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根一样的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，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在的示数均为 10 N取g=10 ms21假设传感器a的示数为 14 N、b

3、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的示数为零分析：传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的弹力大小解：1如图，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力 F1=14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力 F2=6.0 N滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有 得4 m/s2a1与F1同方向，即向前向右2a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力，因两弹簧一样，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为N。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，a2=10m/s2，方向向左2

4、温度传感器的应用电熨斗 电熨斗构造图如下图考虑与讨论：1常温下，上、下触点应是接触的还是别离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，那么双金属片向下弯曲，使触点别离，从而切断电源，停顿加热温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进展，起到自动控制温度的作用2熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，到达控制在不同

5、温度的目的例2、在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC 元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率随温度t的变化关系如下图，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能对此，以下判断正确的选项是 通电后，其电功率先增大，后减小 通电后，其电功率先减小，后增大 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变A B C D分析：当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器的电阻率随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t=t1时，P=P1

6、到达最大当温度由t1升高到t2的过程中增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差异也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P也就越大；因此在这之间的某一温度t3会有P=P3= P，即电热功率P减小到等于散热功率时，即到达保温；当t<t3，P>P，使温度自动升高到t3；当t>t3，P<P，使温度自动降为t3，实现自动保温，正确答案为D。电饭锅中的温度传感器主要元件是_，它的特点是：常温下具有铁磁性，可以被磁体吸引，但是上升到约103时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了这个温度在物理学中称为该材料的“_或“居里点感温铁氧体是用_、_和_混合烧结而成的答案：1.

7、电阻应变片；电阻；形变；电压；力传感器2控制电路的通断；膨胀系数3感温铁氧体；居里温度4氧化锰、氧化锌、氧化铁粉末3、光传感器的应用火灾报警器1、构造图 课本59叶 2、工作原理：在没有发生火灾时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时，产生大量烟雾，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。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。例题3、如图1所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图2所示，试根据这一特性设计一

8、个自动光控电路解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大根据题意设计一个路灯自动控制电路如下图控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开场工作五、目的检测1电子秤使用的是A超声波传感器B温度传感器 C压力传感器 D红外线传感器2以下器件不是应用温度传感器的是A电熨斗 B话筒 C电饭锅 D测温仪3关于电饭锅的说法正确的选项是A电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁B铁氧体在常温下具有

9、铁磁性，温度很高时失去铁磁性C用电饭锅烧水，水开时能自动断电D用电饭锅煮饭时，假设温控开关自动断电后，它不能自动复位4传感器是一种采集信息的重要器件以下图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于可动膜片电极上时，以下说法正确的选项是假设F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流假设F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流假设F向上压膜片电极，电路中不会出现电流假设电流表有示数，那么说明压力F发生变化假设电流表有示数，那么说明压力F不会发生变化ABCD六、作业1关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的选项是A应变片是由导体材料制成通八达 B当应变片的外表拉伸时，其电阻变大；反之，变

10、小C传感器输出的是应变片上的电压 D外力越大，输出的电压差值也越大2将万用表的选择开关置于欧姆档，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，假设用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向_填“左或“右转动，假设用手电筒光照射Rg，表针将向_填“左或“右转动3按以下图所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是_；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡_，原因是_；停顿吹风，会发现_；把热敏电阻放入冷水中会发现_4如下图是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度到达居里点103时，会自动断开S2是一个自动控温开关，当温度低于70时，会自动闭合；温度高于80时，会自动断开红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯分流电阻R1R2500，加热电阻丝R350 ，两灯电阻不计 1分析电饭煲