人教版高中物理选修3-2-传感器及其工作原理-课件

高中物理选修3-2第六章第1节

传感器及其工作原理学习目标学习归纳实验探究学习导入巩固提高请列举生活中的一些自动控制实例

遥控器控制电视开关

日光控制路灯的开关声音强弱控制走廊照明灯开关宾馆自动门、车库自动门、安检门超市商品扫描枪等等烟雾火灾报警器学习目标知识与技能：1、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义2、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的性能及其它们的工作原理3.了解传感器的应用过程与方法：通过对实验的观察和探究，在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，提高观察能力、实践能力和创新思维能力。情感、态度、价值观：1、体会传感器在生活、生产、科技领域的应用，激发学习兴趣，拓展知识视野，并加强物理与STS的联系。2、感悟科学技术的进步对社会发展影响的辩证关系。讨论与交流人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么器官承担？

人体感觉

感觉器官

视觉眼睛听觉耳朵味觉舌头嗅觉鼻子触觉皮肤一、什么是传感器一、什么是传感器（1）什么是传感器？演示实验1器材:与暗盒相连的小灯泡，条形磁铁干簧管可以控制灯的亮熄磁感应强度的变化簧片的磁化和去磁电路的通断干簧继电器的应用事例:实验电源的过载保护(无需保险丝)出示一只音乐茶杯,茶杯平放桌上时,无声无息,提起茶杯,茶杯边播放悦耳的音乐,边闪烁着五彩的光芒。演示实验2:音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？？干簧管和音乐茶杯能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化成电学量的一类元件或组件。用书挡住底部（不与底部接触）,音乐停止,可见音乐茶杯受光照强度的控制。光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小电路接通,音乐响起。传感器是指这样一类元件:它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。传感器的定义:（2）传感器的作用是什么？传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。

非电学量→传感器→电学量

角度位移速度压力温度湿度声强光照

传感器电压电流电阻电容非电学量敏感元件转换器件转换电路

电学量（3）传感器的工作原理

二、常见制作传感器的元件1.干簧管：是一种能够感知磁场的传感器2.光敏电阻光敏电阻实物图根据演示实验并结合教材P52的内容，思考问题：（1）光敏电阻有什么特性？（2）光敏电阻采用什么材料制作？（3）半导体材料导电的原理？（4）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？2.光敏电阻

Ω演示实验：将光敏电阻和多用表的欧姆档相连，随着光照不同，表有何变化？光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时,电阻的大小也随着改变。一般随着光照强度的增大电阻值______。（2）材料:制作光敏电阻的材料一般为半导体。如:硫化镉减小（3）半导体的导电原理:半导体靠其中的________（自由电子和空穴）来导电载流子光敏电阻能够把光照强弱这个___________转换为电阻这个电学量光学量（1）特性:3.热敏电阻和金属热电阻根据演示实验并结合教材53页有关内容，思考问题：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？（4）随着热水倒入多少的不同，欧姆表有何变化？演示实验:将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏电阻放到盛水的杯中，向杯里倒入热水，（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低半导体材料的导电性能随温度升高而变好（2）热敏电阻灵敏度高,但化学稳定性较差,测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好,测量范围较大,但灵敏度较差。（3）热敏电阻和金属热电阻能够将温度这个热学量转化电阻量这个电学量。（4）随着水温升高,多用表的指针偏角逐渐变大热敏电阻和金属热电阻的温度曲线。4.电容式位移传感器电容式位移传感器能够把物体_____这个力学量转换为_____这个电学量位移电容电容式位移传感器示意图被测物体x电容器极板电介质板插入电介质,电容增大电容式传感器（1）测定角度θ:（2）测定液面高度h:（3）测定压力F:（4）测定位移x:定片动片θ电介质金属芯线导电液体待测压力F固定电极可动电极x极板极板电介质5.霍尔元件（1）材料:半导体如:砷化铟（2）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图（3）霍尔电压:d－－薄片厚度K－－霍尔系数其大小与元件的材料有关。霍尔元件能够把___________这个磁学量转换为____这个电学量磁感应强度电压1.传感器的概念：小结2.传感器的工作原理：3.敏感元件：（1）光敏电阻（光电传感器）（2）热敏电阻和热电阻（温度传感器）（3）电容式传感器（位移传感器）（4）霍尔元件（磁传感器）非电学量敏感元件转换电路电学量非电学量电学量,或转换为电路的通断。例1．如图所示，R1.R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）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ABC例2.如图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（）A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次AC例3、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（）A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，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