《2018版高中物理 第5章 傳感器及其應用 5.2-5.3 常見傳感器的工作原理 大顯身手的傳感器學案 魯科版選修3-2.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018版高中物理 第5章 傳感器及其應用 5.2-5.3 常見傳感器的工作原理 大顯身手的傳感器學案 魯科版選修3-2.docx（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2講　常見傳感器的工作原理 第3講　大顯身手的傳感器 [目標定位]　1.認識光敏電阻和熱敏電阻這兩種敏感元件，知道其特性.2.理解光電傳感器和溫度傳感器的工作原理.3.了解傳感器的設計思路，了解生活中傳感器的簡單應用及給人類生產(chǎn)、生活帶來的便利． 一、光電傳感器的原理 1．光電傳感器是一種能夠感受光信號，并按照一定規(guī)律把光信號轉換成電信號的器件或裝置． 2．光敏電阻在被光照射時，它的電阻發(fā)生變化，這樣光敏電阻可以把光照強弱轉換為電阻這個電學量． 3．光敏電阻的阻值隨光照的增強而減?。? 4．常見的光電傳感器：光敏電阻、光敏晶體管、光電二極管、光電三極管、光電池等，它們都是利用某些物質(zhì)在光照射下電學特性隨之變化的性質(zhì)制成的． 二、探究溫度傳感器的原理 1．溫度傳感器 溫度傳感器是一種將溫度變化轉換為電學量變化的裝置．常見的溫度傳感器有熱敏電阻和熱電偶等． 2．熱敏電阻 熱敏電阻利用半導體材料制成，其電阻值隨溫度變化明顯． 3．熱敏電阻器的兩種型號及其特性 熱敏電阻是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件．在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度的升高而增大的是正溫度 系數(shù)(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度的升高而減小的是負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻． 三、傳感器在生產(chǎn)、生活中的應用舉例 1．洗衣機水位控制裝置——壓力傳感器如圖1所示，筒中水位到達設定的高度時，凸起的膜片使動觸點a與靜觸點b脫離，并與靜觸點c接觸，從而接通控制電路，關閉進水電磁閥門，接通洗滌電動機電源，開始洗滌衣物． 圖1 2．自動門的開關——紅外線傳感器 接收人體發(fā)出的紅外線，產(chǎn)生電壓輸出信號． 3．指紋識別器——電容式傳感器 獲取指紋信息，轉換成電信號． 4．機器人中的傳感器 分類 一、光電傳感器原理 1．光敏電阻的特點：阻值隨光照強度的增大而減?。? 2．光敏電阻的機理：光敏電阻一般由半導體材料做成，當半導體材料受到光照而溫度升高時，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的空穴，導電性能變好，電阻變?。? 例1　如圖2所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時(　　) 圖2 A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小 C．小燈泡的功率增大 D．電路的路端電壓增大 答案　ABC 解析　當光強度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A項正確，D項錯誤；由路端電壓減小，而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項正確；結合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大，C項正確． 二、探究溫度傳感的原理 1．熱敏電阻 (1)特點：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關．溫度變化，阻值有明顯變化． (2)分類：由半導體材料制成，其導電性能對溫度的變化很敏感，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、負溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)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大． ②負溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC)，它的電阻隨溫度的上升而減?。? 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)急劇減?。? 2．金屬熱電阻 特點：電阻率隨溫度的升高而增大． 例2　如圖3所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖．現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴P于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是(　　) 圖3 A．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯 B．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯 C．如果R為NTC熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數(shù)變小，讀數(shù)變化非常明顯 D．如果R為NTC熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數(shù)變小，讀數(shù)變化不明顯 答案　C 解析　若為金屬熱電阻，溫度升高后，電阻變大，讀數(shù)變化不明顯，A、B錯．若為熱敏電阻，讀數(shù)將明顯變化，C對，D錯． 例3　關于光敏電阻和熱敏電阻，下列說法中正確的是(　　) A．光敏電阻是用半導體材料制成的，其阻值隨光照增強而減小，隨光照的減弱而增大 B．光敏電阻是能把光照強度這個光學量轉換為電流這個電學量的傳感器 C．熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對溫度感知很靈敏 D．熱敏電阻是把熱量這個熱學量轉換為電阻這個電學量的傳感器 答案　A 解析　光敏電阻是把光照強度轉換為電阻的元件；熱敏電阻是把溫度轉換為電阻的元件，故B、D錯誤；熱敏電阻和光敏電阻都是半導體材料制成的，半導體具有光敏性和熱敏性，金屬鉑與熱敏電阻相反，故C錯誤． 三、自動控制電路的分析與設計 例4　如圖4所示為小型電磁繼電器的構造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈，P為可繞O點轉動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱．電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求，其工作方式是(　　) 圖4 A．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路串聯(lián) B．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路并聯(lián) C．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路串聯(lián) D．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路并聯(lián) 答案　A 解析　由圖可知A、B是電磁繼電器線圈，所以A、B應接信號電壓，線圈隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或排斥，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用，故正確答案為A. 光傳感器的應用 1．如圖5所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．嚴重污染時，LDR是高電阻 B．輕度污染時，LDR是高電阻 C．無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定 D．該儀器的使用不會因為白天和晚上受到影響 答案　A 解析　嚴重污染時，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對，B錯；LDR由半導體材料制成，受光照影響電阻會發(fā)生變化，C錯；白天和晚上自然光強弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D錯． 溫度傳感器的應用 2．如圖6所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度變化是________，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是(　　) 圖6 A．小燈泡的電阻發(fā)生了變化 B．小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 C．電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 D．電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化 答案　變暗　C 解析　電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增大，電路中電流減小，根據(jù)P＝I2R知，小燈泡的實際功率減小，所以變暗． 自動控制電路的分析與設計 3．如圖7所示為一自動控制溫度的電路圖，請說明其工作原理． 圖7 答案　見解析 解析　當開關P在彈簧拉力作用下拉到上面與a接觸時，電熱絲工作；隨著溫度升高，熱敏電阻溫度升高，阻值減小，通過電磁鐵的電流增大，電磁鐵磁性增強到一定程度時把P吸到b，電熱絲停止工作，指示燈亮.