傳感器的課堂教學(xué)案

第六章傳感器（人教版？）

第一節(jié)傳感器及其工作原理

1.知道什么是傳感器，理解各類傳感器的工作原理

2.知道光敏電阻特點(diǎn)及作用

3.掌握熱敏電阻和金屬電阻的特點(diǎn)及區(qū)別

4.理解霍爾元件的原理及作用

5.會用得各類元件（熱敏電阻、光敏電阻、霍爾元件等）設(shè)計(jì)簡單的控制電路

錦點(diǎn)導(dǎo)履

一.傳感器

1.干簧管結(jié)構(gòu)：它只是玻璃管內(nèi)封入的兩個(gè)制成的簧片.

作用：在電路中起到的作用，它是一種能夠的傳感

器.

2.傳感器

作用：它是能夠把易感受的力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等按照一

定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為容易進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制的電壓、電流等,或

轉(zhuǎn)換為的一類元件.

分類：常見的傳感器有色標(biāo)傳感器、溫度傳感器、、電容式位移傳

感器、電感式位移傳感器等等.

N.龍秋電以

1.構(gòu)造及特點(diǎn)：光敏電阻是用制成的，硫化鎘就是一種

其特點(diǎn)是電阻率隨光照強(qiáng)度的增大而，原因是：無光照射，載流子

，導(dǎo)電性.

2.作用：光敏電阻能夠把轉(zhuǎn)化為.

三.六松立限和金屬熱也限

1.熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的升高而，用多金屬做成的傳

感器稱為熱電阻.其特點(diǎn)是、測溫范圍______________,但__________

____較差.

2.熱敏電阻：半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力隨溫度升高而,電阻率隨

溫度升高而,用做成的傳感器稱為熱敏電阻，熱敏電阻

也可以用制成，其特點(diǎn)是靈敏度______________.

3.二者的作用：二者都能把轉(zhuǎn)化為.

四.<京完件

1.構(gòu)造（如圖6—1—1所示）：在很小的矩形薄片上，制作四

個(gè)電極，就成為一個(gè)霍爾元件.

2.霍爾電壓：①形成過程：.②表達(dá)式UH=

式中d為，k為,其大小與有關(guān).

3.作用：用霍爾元件能夠把轉(zhuǎn)換為.

典型料融

歐姆表

【例1】如圖6—1—2所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐

姆檔”，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻凡的兩端

相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中間.若往國上擦一些酒精,

表針將向（填“左”或“右”移動）；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).

【解析】若往R,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，所以電流減少，指針應(yīng)該向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻R,溫度升高,

電阻值減少，電流增大，指針向右偏

【答案】左右

【特別提示】(1)熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化.阻值隨溫度的升高而增大

的我們稱之為正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC).阻值隨溫度的升高而減小的我們稱之為負(fù)溫

度系數(shù)熱敏電阻(NTC).

(2)歐姆表的表盤刻度最右側(cè)為0Q,最左側(cè)為最大值.

［例2］如圖6-1-3所示為光敏電阻自動計(jì)數(shù)器的示意圖，其中均為光敏電阻,

&為定值電阻.此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是

A.當(dāng)有光照射/?,時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓

B.當(dāng)有光照射當(dāng)時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓

C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次

D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次

R

【解析】當(dāng)光照射到光敏電阻R上時(shí)，R電阻減小，電路中電流增大./?2兩端電

壓升高，信號處理系統(tǒng)得到高電壓，計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓，就計(jì)一個(gè)數(shù)，從而

達(dá)到自動計(jì)數(shù)目的，由以上分析選項(xiàng)A、C正確.

【特別提示】光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小.

達(dá)標(biāo)泅裁

1.下列說法正確的是

A.傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)

B.干簧管是一種磁傳感器

C.傳感器不是電視搖控接收器的主要元件

D.傳感器是力、溫度、光、聲、化學(xué)成分轉(zhuǎn)換為電信

號的主要工具

2.如圖6—1—4為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列

說法中正確的是

A.圖線I是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的

B.圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成圖6—1一4

的

C.圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高

D.圖線2的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高

3.用多用電表的同一檔位測量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時(shí)，下列說法正確的

是

A.測熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越大

B.測熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越小

C.測光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越大

D.測光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越小

4.利用半導(dǎo)體材料可制成哪些電子元件

A.熱敏電阻

B.光敏電阻

C.晶體管

D.標(biāo)準(zhǔn)電阻

5.如圖6—1—5所示，某半導(dǎo)體熱敏電阻的【一U圖線可能是

6.金屬粕的電阻值對溫度高低非常敏感，圖6—1—6中可能表示金屬伯電阻的

U—I圖線是

7.下列說法正確的是

A.金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度增加而減小

B.半導(dǎo)體的電阻率隨溫度增加而增大

C.用半導(dǎo)體制成的熱敏電阻，可以作為測溫元件

D.用半導(dǎo)體制成的光敏電阻，可以起到開關(guān)的作用

8.關(guān)于熱敏電阻以下說法中正確的是

A.熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大

B.熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小

C.熱敏電阻的阻值隨溫度變化而均勻變化

D.熱敏電阻可以用金屬氧化物制作

9.一般光敏電阻的阻值隨入射光強(qiáng)度的增加而.由于它對光照較敏

感，所以可以作傳感器.

10.在自動恒溫裝置中，某半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的變化如圖6—1—7所示,

這種材料具有發(fā)熱和控溫雙重功能.回答下列問題:

p

(1)通電后，其電功率

A.先增大后減小

B.先減小后增大

C.一直不變

D.無法確定

(1)光其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在

A.t\

B.友

C.f|至的某一值上

SI

D.大于玲的某一值上I

11.按圖6—1-8連接好電路,

合上S,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是一

；用電吹風(fēng)對熱敏電阻吹一會,

會發(fā)現(xiàn)小燈泡，原因是:停止吹風(fēng)，會發(fā)現(xiàn);把熱敏

電阻放入冷水中會發(fā)現(xiàn)

12.試推導(dǎo)霍爾電壓的表達(dá)式UB=HN/d

★思推價(jià)華

在理解材料上講授的常見傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，科學(xué)運(yùn)用知識的正遷移，會分

析新的傳感器的工作原理，分析它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的.

★除合實(shí)賽易制新

1.隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入家庭.洗手后，將濕手靠近自

動干手機(jī)，機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠

近自動干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?/p>

A.改變了濕度

B.改變了溫度

C.改變了磁場

D.改變了電容

2.（2000年全國理綜）如圖6—1—9所示，厚度為兒寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直

于它的磁感強(qiáng)度為B的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下

側(cè)面A，之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時(shí)，電勢

差U、電流I和B的關(guān)系為U=KIB/d

式中比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù).

T

h

1

霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運(yùn)動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在

導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場.橫向電場對電子施加與洛倫

茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形

成穩(wěn)定的電勢差.

設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為火電量為e,回答

下列問題:

（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢下側(cè)面A'

的電勢（填高于、低于或等于）.

（2）電子所受的洛倫茲力的大小為.

（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小

為.

（4）當(dāng)靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系統(tǒng)為仁l/〃e,其中〃

代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù).

第二節(jié)傳感器的應(yīng)用（一）

學(xué)習(xí)自標(biāo)

1.了解傳感器應(yīng)用的一般模式

2.理解應(yīng)變式力傳感器的應(yīng)用一一電子秤的工作原理

3.理解聲傳感器的應(yīng)用一一話筒的工作原理

4.理解溫度傳感器的應(yīng)用一一電熨斗的工作原理

5.會用各類傳感器（力傳感器、聲傳感器、溫度傳感器等）設(shè)計(jì)簡單的控制電

路

錦洋導(dǎo)接

一.成變式力傳或者的成用一一電務(wù)科

1.應(yīng)變式力傳感器的構(gòu)造：它是由和組成，應(yīng)變片是一種

敏感元件，多用制成.

2.應(yīng)變式力傳感器的工作原理如圖6—2—1所示：彈簧鋼制成的梁形元件右端

固定，在梁的上下表面各貼一個(gè),在梁的自由端施力F,則梁發(fā)生彎曲，上

表面,下表面__________,上表面應(yīng)變片的電阻變,下表面的電

阻變.F越大,彎曲形變越,應(yīng)變片的阻值變化就越.如

果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，則上面應(yīng)變片兩端的電壓變，下面應(yīng)變

片兩端的電壓變.因此可得，外力越大，輸出的電壓差值也就越.

3.應(yīng)變力傳感器的作用：它能夠把轉(zhuǎn)換成.

二、戶儲忒器的成用一一幫甯

1.話筒的作用：話筒是一種常見的聲傳感器，它能把轉(zhuǎn)換為

2.動圈式話筒的構(gòu)造（如圖6—2—2所示）及

工作原理：它主要由_________、和_

組成.其工作原理可簡述為：

圖6—2—2

3.電容式話筒的構(gòu)造（如圖6-2-3所示）及

工作原理：它主要是由__________、、和組成的一個(gè)電容器.

4.駐極體話筒的工作原理及特點(diǎn)：它的工作原理與電容式話筒,但工

作電壓不同，它只需的電壓，而電容式話筒需的電壓.它的特點(diǎn)

有、、、.

幺、溫盛傳盥器的成用一一電熨片

1.電熨斗的構(gòu)造（如圖6—2—4所示）：它主要由

、彈性銅片、、、電熱絲、金屬底板等幾部分組成.

2.電熨斗的工作原理：常溫下上下觸點(diǎn)是_

________,設(shè)定溫度時(shí)，通過調(diào)節(jié)使

彈性銅片下降，與彈性銅片相連接的上觸點(diǎn)與—

接通，這樣電路接通，電熱絲發(fā)熱產(chǎn)生

熱量，溫度升高，可以熨燙衣物.這時(shí)雙金屬片

也由于受熱而膨脹，但因雙金屬片上層金屬的膨

圖

脹系數(shù)下層金屬，使雙金屬片向一6—2—4

彎曲，上下觸點(diǎn)脫離，電路斷開.由于電路斷開,電熱絲不再發(fā)熱，溫度降低,

雙金屬片恢復(fù)初態(tài)，電路又接通加熱.不難看出，雙金屬片溫度傳感器的作用就是,

翼型的發(fā)

【例1】動圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖中是話筒原理圖,

圖乙是錄音機(jī)的錄音、放音原理圖，由圖6—2—5可知

A.話筒工作時(shí)磁鐵不動，線圈振動而產(chǎn)生感生電流

B.錄音機(jī)放音時(shí)變化的磁場在靜止的線圈產(chǎn)生感生電流

C.錄音機(jī)放音線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場

D.錄音機(jī)錄音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場

【解析】話筒的工作原理是，聲波迫

使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動產(chǎn)

生感應(yīng)電流.A正確.錄音時(shí)，話筒產(chǎn)生

的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機(jī)

磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場，。正確.磁

揚(yáng)聲得

帶在放音時(shí)通過變化的磁場使放音頭產(chǎn)》）皂%醞畫下放入電路網(wǎng)?））

放音破頭

錄育磁頭K,

破楷磁帶

生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚(yáng)聲器中，B正確

【答案】ABD

【例21一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關(guān)系如

圖6—2—6中實(shí)線①所示.由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗

的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)被動，易損壞衣物.

有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具

有升溫快，能自動控制溫度的特點(diǎn).PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所

示.根據(jù)圖線分析：

（1）為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時(shí)比普遍電熨斗升溫快？

（2）通電一段時(shí)間后電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在T<t<T范圍

之內(nèi).（填下標(biāo)數(shù)字）

【答案】（1）冷態(tài)時(shí)PTC電阻很少，電功率很大，所以升溫快.（2）67

?我制評

1.下列說法正確的是

A.應(yīng)變式力傳感器可以測重力，也可以用來測牽引力

B.電子秤的核心元件是應(yīng)變片，它多用金屬材料制成，是一種敏感元件

C.應(yīng)變片能把力學(xué)量-----物體形變轉(zhuǎn)換為電學(xué)量------電壓

D.所有電子秤都應(yīng)用了應(yīng)變式力傳感器

2.關(guān)于話筒，下列說法正確的是

A.無論動圈式話筒、電容式話筒、還是駐極體話筒，作用相同都將聲波一一力

學(xué)量轉(zhuǎn)換成了電壓（或電流）一一電學(xué)量

B.電容式話筒和駐極體話筒原理相同，都是聲波的變化引起電容變化，進(jìn)而引

起輸出電壓的變化

C.動圈式話筒利用通電線圈在磁場中受安培力振動實(shí)現(xiàn)聲向電的轉(zhuǎn)化

D.因?yàn)轳v極體話筒價(jià)格便宜、靈敏度高，會場大都用駐極體話筒

3.下列說法正確的

A.電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片，兩片金屬的膨脹系數(shù)相同

B.常溫下，上下觸點(diǎn)是分享的；溫度過高時(shí)，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點(diǎn)分

享

C.需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)溫度旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下

移

D.電熨斗中的雙金屬片是一種半導(dǎo)體材料

4.為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個(gè)傳感器與電燈控制電路相接.當(dāng)樓道

內(nèi)有人走動而發(fā)出聲響時(shí)，電燈即被接通電源而發(fā)光，這種傳感器為,它輸

入的是信號，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是信號.

5.傳感器是一種采集信息的重要器件，圖6—2—7是由電容器作為傳感器來測

定壓力變化的電路，當(dāng)待測壓力為F作用于可動膜片電極上時(shí)，以下說法中正確的

A.若尸向上壓膜片電極，電路中有從“和b的電流

B.若F向上壓膜片電極，電路中有從和a的電流

C.若F向上壓膜片電極，電路中不會出現(xiàn)電流

D.若電流表有示數(shù)，則說明壓力F

發(fā)生變化

6..1999年7月12日，日本原子能公司所

屬敦賀灣電站由于水管破裂導(dǎo)致國徽冷卻劑外

流，在檢測此重大事故中應(yīng)用了非電量變化

（冷卻劑外泄使管中液面變化）轉(zhuǎn)換為電信號

的自動化測量技術(shù).如圖6—2—8所示是一種

測定導(dǎo)電液體深度的裝置；包著一層電介質(zhì)的金屬棒與導(dǎo)電液體形成一個(gè)電容器，電容

量的變化能反映液面的升降情況，則下列敘述中正確的是

A.電容增大反映h增大

B.電容增大反映h減少

C.將金屬棒間的電壓和導(dǎo)電液體分別接電源兩極再斷開后，液體深度變化時(shí)導(dǎo)電

液與金屬棒間的電壓增大反映h減小

D.將金屬棒和導(dǎo)電液體分別接電源

金屬棒

兩極再斷開后，液體深度變化時(shí)導(dǎo)電液與

金屬棒間的電壓增大反映h增大

7.(2003年高考上海綜合)卡拉OK用

的話筒，內(nèi)有傳感器.其中有一種是動圈

式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘

接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體

的磁場中，當(dāng)聲波使膜片振動時(shí),就將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號.下列說法正確的是

A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的

B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的

C.膜片振動時(shí)，穿過金屬線圈的磁通量不變

D.膜片振動時(shí)，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

8.如圖6-2-9所示，是一種測定角度變化的傳感器，當(dāng)彼此絕緣的金屬構(gòu)成的

動片和定片之間的角度0發(fā)生變化時(shí)，試分析傳感器是如何將這種變化轉(zhuǎn)化為電學(xué)量

的？

9.利用熱敏電阻，電磁繼電器，電鈴，學(xué)生電源,

必要的導(dǎo)線，開關(guān)等，設(shè)計(jì)一個(gè)火災(zāi)報(bào)警裝置.要求

有安全和報(bào)警兩種指示.

圖6—2—9

★思旗為華

通過分析傳感器的三個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例電子秤、話筒和電熨斗的工作原理，著重分析

它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)非電學(xué)量向電學(xué)量的轉(zhuǎn)換，嘗試著進(jìn)行簡單控制電路的設(shè)計(jì)，以達(dá)到學(xué)以

致用的目的.

★除合宴踐易創(chuàng)新

1.（2001年上海）某學(xué)生為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器

的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k）,如圖所示，測量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入的電壓,

使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為零；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量

成正比的輸出電壓U.

現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量m°的祛碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一

個(gè)、開關(guān)及導(dǎo)線若干、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）.

請?jiān)谌鐖D所示的方框內(nèi)完成對該物體質(zhì)量的測量.

（1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范

圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖.

（2）簡要說明測量步驟，示出比例系數(shù)k,并測出待測物體的質(zhì)量m0.

請?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會出現(xiàn)的一個(gè)問題.

第三步褚忒密的成用（^）

得燈目標(biāo)

1.理解溫度傳感器的應(yīng)用一一電飯鍋的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.了解溫度傳感器的應(yīng)用一一各種數(shù)字式測溫儀的特點(diǎn)及測溫元件

3.理解光傳感器的應(yīng)用一一機(jī)械式鼠標(biāo)器的構(gòu)造及工作原理

4.了解光傳感器的應(yīng)用一一火災(zāi)報(bào)警器的構(gòu)造及工作原理

5.會用各類傳感器（光傳感器、溫度傳感器等）設(shè)計(jì)簡單的控制電路

缽*導(dǎo)碳

溫次心感著的瘙用一一電極卷

1.電飯鍋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖6-3-1所示）：電飯鍋主要由接線螺釘、觸點(diǎn)、

轉(zhuǎn)軸、開關(guān)按鈕、、、、彈簧、內(nèi)膽底等構(gòu)成.其

中為主要元件，它是用、和混合

燒結(jié)而成的.它的特點(diǎn)主要有：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到一

時(shí)，就失去性，不能被磁體吸引了.該溫度在物理學(xué)中稱為該材

料的_____________或__________

圖6—3一1

2.電飯鍋的工作原理：__________________________________________________

二,溫淳傳感器的盛用------例量僅

1.測溫儀的原理：溫度傳感器要以把轉(zhuǎn)換成，再由

指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來.這就是指針式測溫儀和數(shù)字式測溫儀的原理.由于

電信號可以遠(yuǎn)距離傳輸，所以應(yīng)用溫度傳感器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫.

2.測溫元件：它可以是、、、

______（利用該元件可以實(shí)現(xiàn)無接觸測溫）.

三.電傳忒器的成用一一鼠標(biāo)器

1.機(jī)械式鼠標(biāo)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：它由一個(gè)滾球、兩個(gè)滾軸、兩個(gè)（它

的邊緣開有許多等間距的小齒)、兩個(gè)(LED)、還有兩個(gè)(兩

個(gè)光傳感器)等組成的.

2.機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理：當(dāng)鼠標(biāo)器在桌面上移動時(shí)，滾球的運(yùn)動通過—

—帶動兩個(gè)轉(zhuǎn)動，紅外線接收管就收到的,輸出相應(yīng)

的,計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x,y兩個(gè)方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光

標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的.

先傳或豪的成用一一翅零微射K火火款警器

1.煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的構(gòu)造：帶孔的罩子內(nèi)裝有、

—和不透明的檔板.

2.煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器的工作原理：平時(shí)，收不到LED發(fā)出

的光，呈現(xiàn)狀態(tài).煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對光有作用，使部分光線

照射到,其電阻變,與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變化,

就會發(fā)出警報(bào).

【例1】如圖6—3—2是電飯煲的電路圖，Si是一個(gè)控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)

此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)，

會自動斷開.S?是一個(gè)自動控控溫開關(guān)，當(dāng)

溫度低于70℃時(shí)，會自動閉合；溫度高于

80℃時(shí)會自動斷開，紅燈是加熱時(shí)的指示

燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈，分流電阻

圖6-3-2

R=R2=500C,加熱電阻絲R3=5OQ,

兩燈電阻不計(jì).

(1)分析電飯煲的工作原理

(2)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比.

(3)簡要回答，如果不閉合開關(guān)S”能將飯煮熟嗎？

【解析】(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時(shí)手動閉合S”這時(shí)

黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃,S2自動斷開，Si仍閉合；水燒

開后，溫度升高到103℃時(shí)，開關(guān)Si自動斷開，這時(shí)飯已經(jīng)煮熟，黃燈亮，電飯煲處于

保溫狀態(tài).由于散熱，待溫度將至70℃時(shí)，S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到

80℃時(shí)，S2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài).

(2)加熱時(shí)電飯煲消耗的電功率P,=U2/R井，保溫時(shí)電飯煲消耗的功率P2=

U2500

兩式中R并

Rj+R并1-/Vj7F

￡—K+R并—12

從而有

4時(shí)1

(3)如果不閉合開關(guān)&,開始S2總是閉合的，RI被短路，功率為P”當(dāng)溫度

上升到80℃時(shí),S2自動斷開，功率降為P2,溫度降到70℃,S2自動閉合……

溫度只能在70℃一—80℃之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯.

【例2】如圖6-3-3所示為實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖,

A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪.車輪轉(zhuǎn)動時(shí)，A

發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由

電路記錄和顯示.若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間的脈沖數(shù)n,累積脈沖數(shù)為N,則要測出小車的

速度和行程還必須測量的物理數(shù)據(jù)是;小車速度的表達(dá)式為V=

;行程的表達(dá)式為s=

【解析】小車的速度等于車輪的周長與單位時(shí)間

內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)的乘積.設(shè)車輪的半徑為R，單位時(shí)

圖6—3—3

間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為k,則有V=2nRk.

若齒輪的齒數(shù)為P，則齒輪轉(zhuǎn)一圈，電子電路顯示的脈沖數(shù)即為P,已經(jīng)單位時(shí)間

內(nèi)的脈沖數(shù)為n,所以單位時(shí)間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為n/P.由于齒輪與車輪同軸相連，他們

在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動圈數(shù)相等，GPk=n/P.

由以上兩式可得：v=2mRn/P.

同理，設(shè)車輪轉(zhuǎn)動的累積圈數(shù)為k,則有s=2"Rk,,且卜=1^上，所以s=2nRN/P

可見，要測小車的速度v和行程s,必需測出單位時(shí)間的脈沖數(shù)n和累積脈沖數(shù)N,

車輪半徑R和齒輪的齒數(shù)P.

【答案】車輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)P：2nRn/P2JiRN/P

a我例件

i.下述儀器或裝置用到傳感器的有

A.自動報(bào)警器

B.電子秤

C.電視搖控器

D.紅外線探測儀

2.試說明下列各種場合分別選用怎樣的傳感器

(1)普通電冰箱中的自動溫度控制電路

(2)馬路兩側(cè)的路燈控制電路

(3)氣墊導(dǎo)軌上用的光電門

(4)樓梯燈控制電路

(5)賓館的自動門

(6)話筒

(7)非接觸式體溫計(jì)

(8)搖控電視機(jī)的接收器

3.關(guān)于電飯鍋，下列說法正確的是

A.電飯鍋中的傳感器磁體是一種半導(dǎo)體材料

B.開始煮飯時(shí)，壓下開關(guān)按鈕的原因是克服彈簧的彈力使永磁體一端上升，上

下觸點(diǎn)接觸接通電路

C.用電飯鍋煮米飯，飯熟后水分被大米吸收，鍋底的溫度會升高，當(dāng)升高到“居

里溫度”時(shí)，電飯鍋會自動斷電

D.用電飯鍋燒水，水沸騰后也可以自動斷電

4.下列說法中正確的是

A.機(jī)械式鼠標(biāo)器中光傳感器就是兩個(gè)紅外接收管，它的作用就是光信號（紅外

線脈沖）轉(zhuǎn)換成電信號（電脈沖）

B.機(jī)械式鼠標(biāo)器中光傳感器是由兩個(gè)滾軸，兩個(gè)碼盤，兩個(gè)紅外線發(fā)射管

（LED）和兩個(gè)紅外接收管組成的

C.火災(zāi)報(bào)警器中光傳感器是光電三極管，它的作用也是把光信號轉(zhuǎn)換成電信號

D.火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對光的散射作用來工作的

5.（2003年高考上海綜合）用搖控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程，實(shí)際上就是傳感器把

光信號轉(zhuǎn)換成電信號的過程.下列屬于這類傳感器的是

A.紅外報(bào)警裝置

B.走廊照明燈的聲控開關(guān)

C.自動洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置

D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器

6.計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤信

息時(shí)，激光頭利用光敏光陰自動計(jì)數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再

通過計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息.光敏電阻

自動計(jì)數(shù)器的示意圖如圖6-3-4所」------

示，其中為光敏電阻，為定值電

RR2激光

阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是

A.當(dāng)有光照射Ri時(shí)，處理系統(tǒng)獲

圖6—3—4

得高電壓

B.當(dāng)有光照射R2時(shí)，處理系統(tǒng)獲得低電壓

C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次

D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電

壓就計(jì)數(shù)一次

7.如圖6—3—5是一火警報(bào)警裝

置的一部分電路示意圖，其中R2為用

半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電

流表為值班室的顯示器，a,b之間接

報(bào)警器.當(dāng)傳感R2所在處出現(xiàn)火情

時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是

A.I變大，U變小

B.I變小，U變小

C.I變小，U變大

D.I變大，U變小

8.(2003高考上海綜合)傳感器可將非電學(xué)量

轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，起自動控制作用.如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中

有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，

電機(jī)機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光傳感

器……演示位移傳感器的工作原理如圖6-3-4所

示,物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動滑動變阻器的金

屬滑桿P,通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移

的大小X,假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是

A.物體M運(yùn)動時(shí)，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化

B.物體M運(yùn)動時(shí)，電壓表的示數(shù)為發(fā)生變化

C.物體M不動時(shí)，電路中沒有電流

D.物體M不動時(shí)，電壓表沒有示數(shù)

9.如圖6—3—5所示電路，R3是光敏電阻，光開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時(shí)，a、

b兩點(diǎn)等電熱，當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，則

A.R3的電阻變小，a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)電勢

B.R3的電阻變小，a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)電勢

C.R3的電阻變大，a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)電勢

D.R?的電阻變大，a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)電勢

圖6-3-5

10.電飯鍋的原理如圖6—3—6所示,煮飯時(shí)開關(guān)S

是閉合的，紅色指示燈亮；飯熟后(當(dāng)

時(shí)的溫度大約為103C)保護(hù)開關(guān)S自

動斷開，黃燈亮.

(1)電阻K的作用是保護(hù)紅色指

示燈不致因電流過大而燒毀，與電飯鍋

發(fā)熱板的等效電阻相比，二者大小應(yīng)有

什么關(guān)系？為什么？

圖6—3—6

通常情況下用這種電飯鍋燒水時(shí)它

的自動斷電功能能不能起作用，為什么？

拓展提龍

★思箱升華

通過分析傳感器的四個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例電飯鍋、測溫儀、鼠標(biāo)器和火災(zāi)報(bào)警器的工作

原理，著重分析它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)非電學(xué)量向電學(xué)量的轉(zhuǎn)換，嘗試著進(jìn)行簡單電路的設(shè)計(jì)，

以達(dá)到學(xué)以致用的目的.

★除合實(shí)戰(zhàn)易創(chuàng)新

1.生

活中，經(jīng)常用

到用光控制電

路的情況.例

如路燈的控制

開關(guān)，傍晚時(shí)圖6~3—7

等光暗到一定

程度，路燈會自動點(diǎn)亮，清晨時(shí)光亮到一定程度，路燈自動熄滅.下面是光敏電阻、兩

個(gè)電源、帶放大器（放大器內(nèi)有電源，圖中沒有表示出來）的斷電器和燈的示意圖（見

圖6—3—7）.繼電器的線圈A繞在軟鐵芯上，并且跟放大器的輸出端c、d相連，a、b

是放大器的作用是：當(dāng)輸入端回路中電流發(fā)生較小變化時(shí)，輸出端回路中電流發(fā)生較大

的變化.當(dāng)線圈A產(chǎn)生的磁場足夠強(qiáng)時(shí)，就會克服彈簧K的彈力將銜鐵c吸下，觸頭D

斷開、觸頭B接通：當(dāng)輸入端回路中電流變化較小時(shí)，線圈A產(chǎn)生的磁場不足以吸住

銜鐵C,則觸頭B斷開、觸頭D接通.

（1）連接實(shí)物圖，使得光強(qiáng)時(shí)燈滅，光弱時(shí)燈亮.

（2）簡要說明此電路的工作原理.

第四節(jié)傳感器的應(yīng)用實(shí)例

（四）

修習(xí)目標(biāo)

1.掌握光控開關(guān)電了路的工作原理

2.掌握溫度報(bào)警器電路的工作原理

錦4導(dǎo)禳

1.在邏輯電路中，常把電勢的高低叫做電平的高低.“輸出低電平”的意思

是，輸出端處于-------------電勢的狀態(tài).

2.斯密特觸發(fā)器是具有-----------功能的非門，常用符號--------------表

示.

3.當(dāng)加在斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值（1.6v）時(shí)，輸出

端y會突然從--------------電平跳到--------------電平（0.25V）,而當(dāng)輸入端A的

電壓下降到另一個(gè)值時(shí)侯（0.8V）,輸出y從--------------電平跳到-------------電

平（3.4V）

4.斯密特觸發(fā)器可以將------------變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為-----------變的

數(shù)字信號.

善州令幫

現(xiàn)有熱敏電阻、電路絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和若干導(dǎo)線.如圖6

-4-1所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)控

溫電路.要求溫度低于某一溫

度時(shí)，電路絲自動通電供熱，

超過某一溫度時(shí)，又自動斷

電，畫出電路圖說明工作原

理.

【解析】發(fā)熱敏電阻

R）與滑動變阻器及電磁繼電

器構(gòu)成低壓控制電路.

【答案】（1）電路圖如圖

6—4

-2所

示.

（

圖6—4—2

2)工作過程，閉合S,當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器電流不

能使它工作，K接通電爐絲加熱，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，熱敏電阻減小到某值，通過電

磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止加熱，當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值，

又重復(fù)前述過程.

?我評惻

1.如圖6—4—3所示的電路為一個(gè)邏輯電平檢測器.使用時(shí)，將檢測器的輸入

端A接到被測點(diǎn).當(dāng)被檢測點(diǎn)為高電平時(shí)，發(fā)光二極管就會導(dǎo)通發(fā)光；當(dāng)被檢測點(diǎn)為低

電平時(shí)，發(fā)光二極管就不會發(fā)光.試說明為什么？

2.圖6—4—3是一個(gè)為

報(bào)器裝置的邏輯電路圖.是一個(gè)

敏電阻，低溫時(shí)電阻值很大，高

時(shí)電阻值很小，R是一個(gè)阻值較

的分壓電阻.

(1)要做到低溫時(shí)電鈴不響，出現(xiàn)為災(zāi)時(shí)產(chǎn)生高溫，電鈴響起.在圖中虛線

處畫出接入的斯密特觸發(fā)器.

(2)為什么在高溫時(shí)電鈴會響起？

(3)為了提高電路的靈敏度，即將報(bào)警溫度調(diào)的低些，那么R的值應(yīng)該大一

些還是小一些？

★思箍價(jià)華

熱敏電阻，光敏電阻起都是由半導(dǎo)體材料制成

的，分別隨著溫度的增大、光線的增強(qiáng)，它們里面的

1.

圖6—414

自由電子數(shù)均增多，故電阻均變小.相反，隨著溫度的減小、光度的減弱，電阻均變大.

★徐合實(shí)踐易創(chuàng)新

1.如圖6~4—4所示的光控電路中，

(1)試說明該電路的工作原理.

(2)為什么要用繼電器來啟閉另外的供電電路？

(3)為什么必須給繼電器并聯(lián)一只二極管？

2.在綜合實(shí)踐與創(chuàng)新1中，使二極管發(fā)光和繼電器動作的電流是怎樣形成通路的？

課時(shí)1傳感器及其工作原理

【課本導(dǎo)讀】

一、1.軟磁性材料，開關(guān)，感知磁場2.非電學(xué)量，電學(xué)量，電路的通斷，力傳感

器

二、1.半導(dǎo)體材料，半導(dǎo)體材料，減少，極少，不好，增多，變好2.光照強(qiáng)弱這

個(gè)光學(xué)量，電阻這個(gè)電學(xué)量

三、1.增大，化學(xué)穩(wěn)定性好，大，靈敏度2.增強(qiáng)，明顯減小，半導(dǎo)體材料，金屬

氧化物，較高3.溫度這個(gè)熱學(xué)量

四、1.半導(dǎo)體

2.①如圖題圖6—1在E、F間通入恒定的電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的磁場B,則

薄片中的截流子就在洛倫茲力的作用下，向著與電流和磁場都垂直的方向漂移，使M、N

間出現(xiàn)了電壓，稱為霍爾電壓UH。

②(推導(dǎo)略)，人竺，薄片的厚度，霍爾系數(shù)，薄片的材料

d

3.磁場感應(yīng)強(qiáng)度，電壓這個(gè)電學(xué)量

【達(dá)標(biāo)測試】

1.ABD2.BD3.AD4.ABC5.B6.B7.CD8.BD

9.減小，光電10.(1)A(2)C11.由于熱敏電阻阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁

鐵磁性較弱吸不住銜鐵；逐漸變亮電吹風(fēng)對熱敏電阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大,

電磁鐵吸住銜鐵，小燈泡不會立即熄滅，熱敏電阻溫度仍然較高；小燈泡熄滅。12.(參見

拓展提高第2圖)

【擴(kuò)展提高】

1.D2.⑴低于(2)eU/h(evB)(4)電子受到橫向靜電力橫向靜電力與洛倫茲力與洛倫

茲力的作用，兩力平衡，有

eU/h=evB

由上式，得U=hvB

通過導(dǎo)體的電流密度I=neV?d?h,有U=kIB/d,有hvB=k?neVB?d?h/d得k=I/ne

課時(shí)2傳感器的應(yīng)用

【課本導(dǎo)讀】

一、1.金屬梁，應(yīng)變片，半導(dǎo)體材料2.應(yīng)變片，拉伸，壓縮，大，小，大，大，

大，小，大3.物體形變這個(gè)力學(xué)量，電壓這個(gè)電學(xué)量

二、L聲信號，電信號2.永久磁體：膜片；線圈；當(dāng)聲波使膜片振動時(shí)，在彈性

膜片后面粘接的一個(gè)輕小的金屬線圈隨之振動，線圈處于永磁體的磁場中產(chǎn)生與聲音變化

規(guī)律相同的感應(yīng)電流，這樣就將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。

3.絕緣支架；薄金屬膜；固定電極；保真度；當(dāng)聲波使膜片振動時(shí)，電容發(fā)生變化，

電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的感應(yīng)電流，這樣

就將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。

4.類似，3-6V,250V,體積小，重量輕，價(jià)格便宜，靈敏度高。

三、I.調(diào)溫旋鈕，升降螺絲，絕緣支架，觸點(diǎn)，雙