6.1《傳感器及其工作原理》學(xué)案全集3（人教版選修3-2）

第一節(jié)傳感器及其工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)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(huì)用得各類元件(熱敏電阻、光敏電阻、霍爾元件等)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路 課本導(dǎo)讀一 傳感器1 干簧管結(jié)構(gòu)：它只是玻璃管內(nèi)封入的的兩個(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(cè)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(jiàn)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二 光敏電阻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(wú)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 熱敏電阻和金屬熱電阻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(cè)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 霍爾元件1 構(gòu)造（如圖611所示）：在很小的矩形薄片上，制作四個(gè)電極，就成為一個(gè)霍爾元件圖6112 霍爾電壓：形成過(guò)程：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)換為圖612典型例題【例1】如圖612所示，將萬(wàn)用表的選擇開(kāi)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Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中間若往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Rt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0，最左側(cè)為最大值【例2】如圖613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為定值電阻此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是A 當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B 當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C 信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D 信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次圖613【解析】當(dāng)光照射到光敏電阻R1上時(shí)，R1電阻減小，電路中電流增大R2兩端電壓升高，信號(hào)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(dòng)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)測(cè)試1 下列說(shuō)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圖614C 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(hào)的主要工具2 如圖614為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列說(shuō)法中正確的是A 圖線1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)體材料制成的C 圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高D 圖線2的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高3 用多用電表的同一檔位測(cè)量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A 測(cè)熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越大B 測(cè)熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越小C 測(cè)光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越大D 測(cè)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 晶體管圖615D 標(biāo)準(zhǔn)電阻5 如圖615所示，某半導(dǎo)體熱敏電阻的IU圖線可能是圖6166 金屬鉑的電阻值對(duì)溫度高低非常敏感，圖616中可能表示金屬鉑電阻的UI圖線是7 下列說(shuō)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(cè)溫元件D 用半導(dǎo)體制成的光敏電阻，可以起到開(kāi)關(guān)的作用8 關(guān)于熱敏電阻以下說(shuō)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(duì)光照較敏感，所以可以作傳感器10 在自動(dòng)恒溫裝置中，某半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的變化如圖617所示，這種材料具有發(fā)熱和控溫雙重功能回答下列問(wèn)題：圖617（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(wú)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 t1圖618B t2C t1至t2的某一值上D 大于t2的某一值上11 按圖618連接好電路，合上S，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是；用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡，原因是；停止吹風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)；把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)12 試推導(dǎo)霍爾電壓的表達(dá)式UBkIN/d拓展提高 思維升華在理解材料上講授的常見(jiàn)傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，科學(xué)運(yùn)用知識(shí)的正遷移，會(huì)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 綜合實(shí)踐與創(chuàng)新1 隨著生活質(zhì)量的提高，自動(dòng)干手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入家庭洗手后，將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī)，機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)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(dòng)干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)锳 改變了濕度B 改變了溫度C 改變了磁場(chǎng)D 改變了電容2（2000年全國(guó)理綜）如圖619所示，厚度為h，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(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)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(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為UKIB/d式中比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)圖619霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)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(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)橫向電場(chǎng)對(duì)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(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差設(shè)電流I是由電子的定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問(wèn)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(shì)下側(cè)面A的電勢(shì)（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(shì)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k=1/ne，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)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(kāi)關(guān)，感知磁場(chǎng)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如圖題圖61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(chǎng)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(chǎng)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。（推導(dǎo)略），薄片的厚度，霍爾系數(shù)，薄片的材料3磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度，電壓這個(gè)電學(xué)量【達(dá)標(biāo)測(cè)試】1ABD2BD3AD4ABC5B6B7CD8BD9減小，光電 10(1)A (2)C 11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(duì)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