高中人教物理選擇性必修二(學案)常見傳感器的工作原理及應用

1、6/6常見傳感器的工作原理及應用【學習目標】1知道傳感器中常見的四種敏感元件：光敏電阻、熱敏電阻、電阻應變片和霍爾元件。2通過實驗，知道常見傳感器的工作原理及應用?！緦W習重點】知道傳感器中常見的四種敏感元件：光敏電阻、熱敏電阻、電阻應變片和霍爾元件?！緦W習難點】知道常見傳感器的工作原理及應用?！緦W習過程】一、前知回顧1電阻率：表示材料_的物理量。（1）金屬的電阻率隨溫度的升高而_。（2）半導體材料的電阻率隨溫度的升高而_。2使用多用電表時，應將_插入正插孔，_插入負插孔。3用多用電表測電阻時，應將選擇開關旋至_，且使指針指在表盤的_。4平行板電容器的電容的決定式C=_。5傳感器：能夠感受力、溫

2、度、光、聲、化學成分等_量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等_量，或轉(zhuǎn)換為電路的_的元件。6傳感器的基本部分：_、_。二、學習新知（一）光敏電阻學生實驗1：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測量一只光敏電阻的阻值，實驗分別在暗環(huán)境和強光照射下進行。實驗結(jié)果：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值_，強光照射下電阻值_?？偨Y(jié)：1特點：光照越強，電阻_。2原理：無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，_變好。3作用：把_這個光學量轉(zhuǎn)換為_這個電學量。4應用：自動計數(shù)裝置沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較_；有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變_。（二）

3、金屬熱電阻和熱敏電阻學生實驗2：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測一只熱敏電阻的阻值。第一次直接測量，第二次用手心捂住熱敏電阻再測量，記錄兩次測得的電阻值。實驗結(jié)果：溫度身高，熱敏電阻阻值_。氧化錳熱敏電阻金屬熱電阻特點電阻率隨溫度的升高而_電阻率隨溫度的升高而_制作材料半導體金屬優(yōu)點靈敏度好化學_，測溫范圍大作用將_這個熱學量轉(zhuǎn)換為_這個電學量例題1有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法正確的是（ ）A置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B置入熱水中與不置入熱水中相比，

4、歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻（三）電阻應變片原理：_。例題2如圖是一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置。其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端。在裝置中使用了一只電壓表（圖中沒有畫出），通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況。將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間，當油量變化時，電壓表的示數(shù)變化有何不同？（四）電容式位移傳感器（位移傳感器）原理：_。例題3電容式傳感器是用來將各種非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置，由

5、于電容器的電容C取決于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素，當某一物理量發(fā)生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而又可推出另一物理量的值。如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關于這四種傳感器的作用，下列說法不正確的是（ ）A甲圖的傳感器可以用來測量角度B乙圖的傳感器可以用來測量液面高度C丙圖的傳感器可以用來測量壓力D丁圖的傳感器可以用來測量速度（五）霍爾元件1構(gòu)造：很小的矩形_薄片上，制作四個電極E、F、M、N。2霍爾電壓：如圖，E、F間通入恒定電流I，同時外加與薄片垂直的_，則M、N間出現(xiàn)霍爾電壓UH，UH=_。3作用：把_這個磁學量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量。三、小結(jié)傳感器名

6、稱輸入的物理量輸出的物理量光敏電阻電學量熱敏電阻電學量金屬熱電阻電學量電阻應變片電學量電容式位移傳感器電學量霍爾元件電學量四、鞏固練習1下列關于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的是（ ）A應變片是由導體材料制成B當應變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小C傳感器輸出的是應變片上的電壓D外力越大，輸出的電壓值也越大2如圖所示為大型電子地磅電路圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，不稱物體時，滑動頭P在A端，滑動變阻器接入電路中有效電阻最大，電流較??；稱重物時，在壓力作用下使滑動頭下移，滑動變阻器有效電阻變小，電流變大。這樣把電流對應的質(zhì)量值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的質(zhì)量。若滑動變阻器上A、B間

7、長度為l，最大阻值為R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k，試導出所稱重物重力G與電路中電流I的函數(shù)關系。3溫度傳感器廣泛應用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的特性工作的。在圖甲中，電源的電動勢E9.0V，內(nèi)阻可忽略不計；G為靈敏電流表，內(nèi)阻r保持不變；R0為保護電阻，R為熱敏電阻，其電阻值與溫度變化的關系如圖乙所示。試寫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的關系式。閉合開關S，當R的溫度等于40時，電流表示數(shù)I12.25mA。則當電流表的示數(shù)I23.6mA時，熱敏電阻R的溫度是多少攝氏度？4如圖所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當溫度降低時（ ）AR1兩端的電壓增大B電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變?nèi)?將萬用表的選擇開關置于“歐姆”擋，再將萬用表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT（阻值隨溫度升高而降低）的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間。若往R上擦一些酒精，表針將向_（填“左”或“右”）移動；若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將向_（填“左”或“右”）移動。6如圖所示，是一個測定液面高度的傳感器，在導線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導電液體中，導線芯和導