【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高中物理 第6章 第1講 傳感器及其工作原理課件 新人教選修32

第六章傳感器第一講傳感器及其工作原理目標(biāo)定位傳感器及其工作原理2掌握制作傳感器常用元件：光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻、霍爾元件等基本特性及工作原理1理解楞次定律的內(nèi)容，并應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流的方向.1理解楞次定律的內(nèi)容，并應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流的方向.1知道什么是傳感器，理解傳感器工作原理3初步掌握各種常用元件的簡單應(yīng)用預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、電學(xué)量通斷二、減小半導(dǎo)體不好變好電阻三、減小增大電阻四、洛倫茲力電壓電壓想一想M、N間的電壓如何計(jì)算？(在圖中設(shè)E、F間通入的電流恒為I，外加磁場為B，薄片厚度為d，單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，單個(gè)帶電粒子帶電量為q)傳感器及其工作原理課堂講義一、對(duì)傳感器的正確理解1．傳感器的原理傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的大多是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，一般要經(jīng)過放大等處理后，再通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作．2．在分析傳感器時(shí)要明確(1)核心元件是什么；(2)是怎樣將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的；(3)是如何顯示的或如何控制開關(guān)的．傳感器及其工作原理課堂講義例1關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(

)A．光敏電阻和熱敏電阻都是由半導(dǎo)體材料制成的B．傳感器主要是通過感知電阻的變化來傳遞信號(hào)的C．傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量的裝置D．以上說法都不正確傳感器及其工作原理課堂講義二、常見的傳感器1．光敏電阻(1)特點(diǎn)：阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減?。?2)機(jī)理：光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料做成，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照而溫度升高時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更多的空穴，導(dǎo)電性能變好，電阻變?。?．熱敏電阻

(1)特點(diǎn)：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關(guān)．溫度變化，阻值有明顯變化．

(2)分類：由半導(dǎo)體材料制成，其導(dǎo)電性能對(duì)溫度的變化很敏感，熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類：正溫度系數(shù)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻．①正溫度系數(shù)的熱敏材料(PTC)，它的電阻隨溫度上升而增加．②負(fù)溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC)，它的電阻隨溫度的上升而下降．③臨界溫度系數(shù)的熱敏材料(CTC)，它的電阻在很小的溫度范圍(臨界)內(nèi)急劇下降．傳感器及其工作原理課堂講義二、常見的傳感器3．金屬熱電阻特點(diǎn)：電阻率隨溫度的升高而增大．金屬電阻隨溫度的升高而增加．4．霍爾元件：霍爾電勢(shì)高低的判斷方法由左手定則判斷帶電粒子的受力方向，如果帶電粒子是正電荷，則拇指所指的面為高電勢(shì)面，如果是負(fù)電荷，則拇指所指的面為低電勢(shì)面，但無論是正電荷還是負(fù)電荷，四指指的都是電流方向，即正電荷定向移動(dòng)的方向，負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向．在判斷電勢(shì)高低時(shí)一定要注意載流子是正電荷還是負(fù)電荷．傳感器及其工作原理課堂講義例2

2020年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了法國和德國的兩位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效應(yīng)”，基于巨磁電阻效應(yīng)的開發(fā)用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用．在下列有關(guān)其他電阻應(yīng)用的說法中，錯(cuò)誤的是(

)A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中B．光敏電阻是一種光電傳感器C．電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中D．金屬熱電阻隨溫度升高而減小傳感器及其工作原理

課堂講義例3在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用，其中熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖所示裝置．向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20℃，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出熱敏電阻的阻值R1.然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為60℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說法正確的是(

)A．應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用大量程測量B．應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用小量程測量C．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率大的擋D．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率小的擋沒電源不能用電流擋指針偏轉(zhuǎn)角度較大說明阻值變小換用倍率小的擋傳感器及其工作原理課堂講義例4如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬為d，高為b，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，問：金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？左手定則上表面聚集負(fù)電荷下表面聚集正電荷故下表面電勢(shì)高傳感器及其工作原理對(duì)點(diǎn)練習(xí)習(xí)對(duì)傳感器器的理解解1．用遙控控器調(diào)換換電視機(jī)機(jī)頻道的的過程，，實(shí)際上上就是傳傳感器把把光信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)化為為電信號(hào)號(hào)的過程程．下列列屬于這這類傳感感器的是是()A．紅外報(bào)報(bào)警裝置置B．走廊照照明燈的的聲控開開關(guān)C．自動(dòng)洗洗衣機(jī)中中的壓力力傳感裝裝置D．電飯煲中控控制加熱和保保溫的溫控器器遙控器是利用用紅外線傳輸輸信號(hào)的傳感器及其工工作原理對(duì)點(diǎn)練習(xí)光敏電阻的特特性2.如圖所示，電電源兩端的電電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，，LED為發(fā)光二極管管(電流越大，發(fā)發(fā)出的光越強(qiáng)強(qiáng))，且R與LED間距不變，閉閉合開關(guān)S后，下列說法法中正確的是是()A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭頭P向左移動(dòng)時(shí)，，L消耗的功率增增大B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭頭P向左移動(dòng)時(shí)，，L消耗的功率減減小C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭頭P向右移動(dòng)時(shí)，，L消耗的功率可可能不變D．無論怎樣移移動(dòng)滑動(dòng)觸頭頭P，L消耗的功率都都不變二極管的電流增大發(fā)光增強(qiáng)光敏電阻阻值減小燈泡L的電流增大L功率增大電阻減小同理可知L功率變小傳感器及其工工作原理對(duì)點(diǎn)練習(xí)熱敏電阻的特特性3.如圖所示是觀觀察電阻值隨隨溫度變化情情況的示意圖圖．現(xiàn)在把杯杯中的水由冷冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆姆表的讀數(shù)變變化情況正確確的是()A．如果R為金屬熱電阻阻，讀數(shù)變大大，且變化非非常明顯B．如果R為金屬熱電阻阻，讀數(shù)變小小，且變化不不明顯C．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料料制作)，讀數(shù)變化非非常明顯D．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料料制作)，讀數(shù)變化不不明顯溫度升高后，，電阻將明顯顯變化溫度升高后，，電阻變大，，但不明顯傳感器及其工工作原理對(duì)點(diǎn)練習(xí)霍爾元件原理理分析及應(yīng)用用4.如圖所示是霍霍爾元件的工工作原理示意意圖，如果用用d表示薄片的厚厚度，k為霍爾系數(shù)，，相對(duì)于一個(gè)個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果果保持電流I恒定，則可以以驗(yàn)證UH隨B的變化情況．．以下說法中中正確的是()A．將永磁體的的一個(gè)磁極逐逐漸靠近霍爾爾元件的工作作面時(shí)，UH將變大B．在測定地球球兩極的磁場場強(qiáng)弱時(shí)，霍霍爾元件的工工作面應(yīng)保持持水平C．在測定地球球赤道上的磁磁場強(qiáng)弱時(shí)，，霍爾元件的的工作面應(yīng)保保持水平D．改變磁感線線與霍爾元件件工作面的夾夾角，