物理3-2傳感器與練習(xí)6-1課件

●知識(shí)導(dǎo)航在日常生活中我們可能有這樣的經(jīng)歷：當(dāng)走近自動(dòng)門時(shí)，門會(huì)自動(dòng)打開；電梯關(guān)門，當(dāng)兩門靠攏到接觸人體時(shí)，門又會(huì)重新自動(dòng)打開……這是由于傳感器在起作用，傳感器是自動(dòng)化控制裝置中必不可少的器件，在信息技術(shù)高速發(fā)展的電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，傳感器發(fā)揮著越來越重要的作用．本章重點(diǎn)：傳感器的工作原理，傳感器的應(yīng)用以及應(yīng)用控制．本章難點(diǎn)：傳感器的應(yīng)用實(shí)例．●學(xué)法指導(dǎo)本章知識(shí)與我們的生活息息相關(guān)，在學(xué)習(xí)過程中既要熟記各種敏感元件的特性，又要結(jié)合實(shí)例認(rèn)真體會(huì)傳感器在實(shí)際中的應(yīng)用，努力培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力和動(dòng)手能力；同時(shí)應(yīng)注意觀察身邊與傳感器有關(guān)的例子，并通過查資料或上網(wǎng)了解它們的工作原理，培養(yǎng)自己的觀察能力和自學(xué)能力．●考綱須知※知道什么是傳感器※知道什么是光敏電阻，熱敏電阻，金屬熱電阻以及霍爾元件※了解傳感器的工作原理遙感衛(wèi)星能在高空一覽無遺地觀測(cè)地貌植被；計(jì)算機(jī)的顯示屏上能實(shí)時(shí)顯示遠(yuǎn)隔千里的畫面；機(jī)器人能替代人完成各種復(fù)雜的勞動(dòng)．這些現(xiàn)代化設(shè)備，有的復(fù)雜龐大，有的簡單精巧，但它們都需要一種裝置——傳感器來獲取信息．那么，什么是傳感器？它為什么能獲取信息，工作原理又是什么呢？1．干簧管是一種________的傳感器．2．傳感器是一種能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等________，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等________，或轉(zhuǎn)換為________的一類元件．3．光敏電阻能夠把________轉(zhuǎn)換為________．4．熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把________轉(zhuǎn)換為________這個(gè)電學(xué)量．5．霍爾元件能夠把________轉(zhuǎn)換為________這個(gè)電學(xué)量．答案：1.能夠感知磁場2．非電學(xué)量；電學(xué)量；電路的通斷3．光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量；電阻這個(gè)電學(xué)量4．溫度這個(gè)熱學(xué)量；電阻5．磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量；電壓(2)傳感器的工作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、酸堿度等，而它輸出的通常是電學(xué)量，如電壓值、電流值、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，通常要經(jīng)過放大后，再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作．傳感器原理如下圖所示．現(xiàn)代信息技術(shù)與自動(dòng)控制中為什么要將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量？答案：電學(xué)量具有便于控制、便于處理(放大、衰減和波形整理等)，便于顯示和儲(chǔ)存，也便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)燃夹g(shù)方面的優(yōu)點(diǎn)．尤其是將電學(xué)量與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理、輸出的自動(dòng)化和智能化，所以把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量進(jìn)行信息收集.(1)光敏電阻①特點(diǎn)：光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化．②原因：硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好．③作用：光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．(3)霍爾元件①霍爾電壓UH＝kIB/d，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)．②特點(diǎn)：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量．(2010·北師大附中高二期中)許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)，它的控制電路中可能接入的傳感器是()①溫度傳感器②光傳感器③聲音傳感器④熱傳感器A．①②B．②③C．③④D．②④答案：B(1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請(qǐng)你在下圖的實(shí)物圖上連線．(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值；②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，________，________，斷開開關(guān)；③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)．(3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得R－t關(guān)系圖線(如圖所示)，請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)．解析：本題考查考生對(duì)基本電路的了解和基本儀器的使用，考查推理能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力、實(shí)際應(yīng)用能力．(1)如圖所示答案：(1)見上圖(2)②記錄電壓表電壓值溫度計(jì)數(shù)值(3)100(0.400±0.05)如圖所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指刻度盤正中間．若往Rt上擦一些酒精，表針將向______(填“左”或“右”)移動(dòng)；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向______(填“左”或“右”)移動(dòng)．解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減小，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏．答案：左右點(diǎn)評(píng)：(1)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小的電阻．(2)歐姆表的表盤刻度最右側(cè)為0Ω，最左側(cè)為最大值.如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)()A．電壓表的示數(shù)增大B．R2中電流強(qiáng)度減小C．小燈泡的功率增大D．電路的路端電壓降低解析：當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3減小，整個(gè)電路中的總電阻變小，總電流變大，電壓表示數(shù)增大，而路端電壓減小，R2上的電壓變小，通過R2的電流減小，流過小燈泡的電流增大，故選項(xiàng)A、B、C、D均正確．答案：ABCD點(diǎn)評(píng)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增加而減?。?2010·山東齊河高二期中)如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．那么當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得________(填高電壓或者低電壓)，信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次________(填高電壓或者低電壓)就記數(shù)一次．答案：高電壓低電壓解析：R1為光敏電阻，當(dāng)有光照射時(shí)，R1的阻值變小，R2上的電壓變大，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓．當(dāng)傳送帶上的物體擋住光時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓.如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為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，試問金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？(此題描述的是著名的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象)．解析：當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷在洛倫茲力作用下，分別向?qū)w上、下表面聚集，在導(dǎo)體中形成電場，其中上表面帶負(fù)電，電勢(shì)低，隨著正、負(fù)電荷不斷向兩表面積累，電場增強(qiáng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場力與洛倫茲力平衡時(shí)，即qE＝qvB時(shí)，電荷將不再向上或向下偏轉(zhuǎn)，上、下表面間形成穩(wěn)定電壓．因?yàn)樽杂呻姾蔀殡娮?，故由左手定則可判定電子向上偏，則上表面聚集負(fù)電荷，下表面帶多余等量的正電荷，故下表面電勢(shì)高，設(shè)其穩(wěn)定電壓為U.如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨