2019-2020學(xué)年高中物理 第六章 傳感器 本章整合課件 新人教版選修3-2.ppt

1、本 章 整 合,思考并回答下列問題: 本章知識(shí)可分為二個(gè)單元。第一單元:傳感器及其工作原理;第二單元:傳感器的應(yīng)用。 1.思考關(guān)于“傳感器及其工作原理”學(xué)習(xí)的內(nèi)容。正確填寫下圖。 答案:電學(xué)量通斷金屬熱電阻熱敏電阻光敏電阻敏感元件電學(xué)量,2.思考關(guān)于“傳感器的應(yīng)用”學(xué)習(xí)的內(nèi)容。正確填寫下圖。 答案:放大轉(zhuǎn)換應(yīng)變片力傳感器雙金屬片感溫鐵氧體溫度傳感器光電三極管光傳感器模擬 數(shù)字,專題一,專題二,專題一常見傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 1.傳感器感受的通常是非電學(xué)量,如力、熱、磁、光、聲等,而它輸出的通常是電學(xué)量,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,傳感器原理如下所示

2、。 非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量 2.傳感器的分類:常見的傳感器有色標(biāo)傳感器、溫度傳感器、力傳感器、電容式位移傳感器、電感式位移傳感器等。,專題一,專題二,3.常見敏感元件及特性 (1)光敏電阻:光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化,光照增強(qiáng)電阻減小,光照減弱電阻增大。 (2)熱敏電阻和金屬熱電阻:金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大,熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。 (3)電容器:平行板電容器的電容與極板面積、極板間距及電介質(zhì)材料有關(guān),電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息并將其轉(zhuǎn)化為電容變化。例如,當(dāng)極板受力時(shí)會(huì)改變極板間距,從而引起電容變化。 (4)霍爾元件:能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)

3、量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學(xué)量的元件。,專題一,專題二,【例題1】 如圖所示,一火警報(bào)警器的部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)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)傳感器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變大 B.I變大,U變小 C.I變小,U變大 D.I變小,U變小 解析:R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,則R2的阻值減小。R2R總I干U1U3I,故顯示器的電流I變小,由U=E-I干r,I干變大,知U變小,故選項(xiàng)D正確。 答案:D,專題一,專題二,變式訓(xùn)練1(多選)如圖所示,某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行

4、人監(jiān)控裝置,R1為光敏電阻,R2為定值電阻,A、B接監(jiān)控裝置。則() A.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓升高 B.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓降低 C.當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí),可增大A、B之間的電壓 D.當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí),可增大A、B之間的電壓,專題一,專題二,解析:R1是光敏電阻,有光照射時(shí),阻值變小,當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),R1的阻值變大,回路中的電流I減小,A、B間的電壓U=IR2減小,故A錯(cuò)誤,B正確;由閉合電路歐姆定律得:U=E-I(R1+r),當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí),電路中的電流減小,A、B間的電壓U增大,故C正確;當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí),電路中的電流增大,A、B間

5、的電壓U減小,故D錯(cuò)誤。故應(yīng)選BC。 答案:BC,專題一,專題二,專題二傳感器的應(yīng)用 1.傳感器的應(yīng)用過程包括三個(gè)環(huán)節(jié):感、傳、用。 (1)“感”是指傳感器的敏感元件感應(yīng)信息,并轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。 (2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 (3)“用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作。 2.處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問題時(shí),可將整個(gè)電路分解為: (1)傳感器所在的信息采集部分; (2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān)); (3)執(zhí)行電路。,專題一,專題二,【例題2】 現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng),要求當(dāng)熱敏電阻的

6、溫度達(dá)到或超過60 時(shí),系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有:熱敏電阻,報(bào)警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警),電阻箱(最大阻值為999.9 ),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計(jì)),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 ),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 ),單刀雙擲開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報(bào)警器的電流超過20 mA時(shí),報(bào)警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60 時(shí)阻值為650.0 。,專題一,專題二,(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。,(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器(選填“R1”或“R2”)。 (3)按

7、照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng): 電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,這一阻值為 ;滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于(選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。 將開關(guān)向(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,直至。,專題一,專題二,(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。 解析:(1)先用電阻箱替代熱敏電阻,連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試。電路圖連接如答案所示。 (2)當(dāng)電路中電流Ic=10 mA時(shí),根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic= ,解得R總=1 800 ,此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 ,則滑動(dòng)變阻器的阻值為1 150 ,所以滑動(dòng)變阻器選

8、R2。 (3)當(dāng)熱敏電阻阻值小于650 時(shí),報(bào)警器就會(huì)報(bào)警,用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié),應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650 。若接通電源后電路中的電流過大(超過20 mA),報(bào)警器就會(huì)損壞,電流越小越安全,所以為了電路安全,閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端。 用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試,應(yīng)將開關(guān)向c端閉合,開關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警。,專題一,專題二,答案:(1)連線如圖所示。 (2)R2 (3)650b接通電源后,流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA,報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開始報(bào)警,專題一,專題二,變式訓(xùn)練2傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù),在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?

9、如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學(xué)量),例如熱敏傳感器,主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示,圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動(dòng)報(bào)警器線路圖。問:,專題一,專題二,(1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響,c應(yīng)接在(選填“a”或“b”)處。 (2)若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向(選填“左”或“右”)移動(dòng)。 (3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí),無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P都不能使報(bào)警器工作,且電路連接完好,各電路元件都能處于工作狀態(tài),則造成工作電路不能工作的原因可能是。 解析:(1)熱敏電阻RT在溫度升高時(shí)阻值變小,電路中電流變大,電磁鐵磁性增強(qiáng),把