高考物理大一轮复习 实验十一 传感器的简单使用课件

1、实验十一 传感器的简单使用,实验准备,实验目的,(1)了解传感器的工作原理，知道传感器的作用.,(2)观察光敏电阻、热敏电阻和金属热电阻的阻值是如何随,光信号和热信号的变化而变化的.,(3)能处理关于三种类型传感器(光电传感器、热电传感器、,电容式传感器)的问题.,实验原理,力,热,光,声,化学成分,(1)传感器：能将所感受到的诸如_、_、_、_、 _等非电学量转换成便于测量的量(一般是电学量)的一,类元件.,敏感元件,转换器件,转换电路,外界信息,(2)传感器的一般应用模式：由_、_和 _三个部分组成，通过敏感元件获取_并转换成 _，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理.,电信号,传感器工

2、作过程是：通过对某一物理量敏感的元件，将感,受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量.,(3)传感器的分类：_传感器、_传感器、 _传感器、_传感器、_传感器、磁电传 感器、超声波传感器、气敏传感器等.,力电,热电,光电,声电,电容,实验器材,(1)力电传感器.,力学,电学,作用：把_信号(位移、速度、加速度等)转化为 _信号(电压、电流等). 应用：广泛应用于社会生产、现代科技中，如安装在导 弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及 abs 防抱死制 动系统(一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统)等.,(2)光敏电阻.,大,减小,特点：无光照时，载流子(电流载体，如电子和离子)极

3、少，阻值较_；随着光照的增强，载流子增多，阻值_.,作用：能够把光照_这个光学量转换成_这个,电学量.,强弱,电阻,应用：路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器 等都是利用了光电传感器的原理.,(3)热敏电阻.,减小,温度,电阻,特点：阻值会随温度的升高而_. 作用：能把_这个热学量转换为_这个电 学量. 应用：各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等) 的温度控制、火警报警器、恒温箱等.,(4)金属热电阻. 特点：金属热电阻的电阻率随温度的升高而_，,相比之下，热敏电阻的灵敏度较好.,增大,作用：能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量.,应用：_传感器等.,温度,(5)霍尔元件. 原理

4、：外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体 板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷， 从而形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反 的静电力，当_与_力达到平衡时，导体板左、 右两侧会形成稳定的电压，被称为霍尔电势差或_(uh)，,静电力,洛伦兹,霍尔电压,作用：霍尔元件能够把_这个磁学量转换为,电压这个电学量.,磁感应强度,【基础检测】 (多选)如图 s11-1 所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图 中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，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,(,),图 s11-1,a.当光照射 r1 时，

5、信号处理系统获得高电压 b.当光照射 r1 时，信号处理系统获得低电压 c.信号处理系统每获一次低电压就计数一次 d.信号处理系统每获一次高电压就计数一次,解析：激光是照在光敏电阻 r1 上，信号处理系统与 r1 并 联，其电压就是 r1 上的电压，当货物挡光时 r1 阻值大，电压 高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故 b、d 正确.,答案：bd,考点 含传感器电路的分析 重点归纳,掌握不同传感器元件的变化规律，再结合变压器及电路的 相关规律如闭合电路欧姆定律进行分析和计算.以下是常见的 几类传感器的特点：,图 s11-2,1.角度的电容式传感器：原理是当旋片转动时，电容器两 个彼此

6、绝缘的金属板的正对面积发生变化，从而引起电容发生 变化.如图 s11-2 甲所示.,2.液体的电容式传感器：原理是导电液体相当于电容器的 一个极板，当液体的高度发生变化时，相当于两个极板的正对 面积发生变化，从而引起电容发生变化.如图乙所示.,3.位移的电容式传感器：原理是当电解质板插入两金属极 板间不同的距离时，随着电解质板位移的变化，电容随之变化. 如图丙所示.,4.压力的电容式传感器：原理是当作用在一个电极上的压 力改变时，金属片的形状发生变化，两金属板的距离发生变化， 电容随之改变.如图丁所示.,典例剖析 例 1：如图s11-3甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈 匝数比为 51，原线

7、圈接入如图乙所示的电压，副线圈接火灾 报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，r0 为定值电阻，r 为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减,图 s11-3,a.图乙中电压的有效值为 110,v,b.电压表的示数为 44 v c.r 处出现火警时电流表示数增大 d.r 处出现火警时电阻 r0 消耗的电功率增大 思维点拨：(1)热敏电阻随温度的升高阻值减小，变压器负 载电阻变小，副线圈电流变大. (2)根据变压器的相关规律，分析其他物理量的变化情况.,解析：出现火警时，热敏电阻 r 的阻值减小，必定导致副 线圈的电流增大，r0 消耗的电功率增大，d 正确；按照变压器 的相关规律，可

8、知原线圈的电流也增大，故电流表示数增大，,确，b 错误. 答案：b,【考点练透】 如图 s11-4 所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中 r3 为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时，电阻会 迅速减小.值班室的显示器为电路中的电流表，a、b 之间接报警 器.当传感器 r3 所在处出现火情时，显示器的电流 i、报警器两,),图 s11-4,端的电压 u 的变化情况是( a.i 变大，u 变大 b.i 变大，u 变小 c.i 变小，u 变小 d.i 变小，u 变大 答案：c,易错点 传感器的应用 例 2：位移传感器的工作原理如图 s11-5 所示，物体 m 在 导轨上平移时，带动滑动变阻

9、器的金属滑杆 p，通过电压表显 示的数据来反映物体位移的大小 x.假设电压表是理想的，则下,列说法正确的是(,),图 s11-5,a.物体 m 运动时，电源内的电流会发生变化 b.物体 m 运动时，电压表的示数会发生变化 c.物体 m 不动时，电路中没有电流 d.物体 m 不动时，电压表没有示数,错解分析：不清楚传感器在电路中的作用，不明确传感器 所影响的物理量与电路中的其他物理量之间的关系，以为物体 m 运动时，电路中的外电阻发生改变，电流发生改变，或者物 体 m 不动时，电路中不产生电流.,正解分析：物体 m 运动时，电压表测的对应电阻发生改变， 所以其示数会发生变化，但整个电路的总电阻没改变，所以电 路中的电流不变.故本题答案为 b.,答案：b,指点迷津：关键是掌握传感器元件物理量的变化规律，再,结合电路的相关规律进行分析和计算.,【触类旁通】 (2015 年北京海淀区模拟)某种角速度计，其结构如图 s11-6 所示.当整个装置绕轴 oo转动时，元件 a 相对于转轴发生位 移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大) 接收相应的电压信号.已知 a 的质量为 m，弹簧的劲度系数为 k、 自然长度为 l，电源的电动势为 e、内阻不计