傳感器及工作原理課件

1、高中物理選修3-26.1傳感器及其工作原理教學目標 1.知識與技能：知道非電學量轉換成電學量的技術意義；通過實驗，知道常見傳感器的工作原理；初步探究利用和設計簡單的傳感器.2.過程與方法：通過對實驗的觀察、思考和探究，讓學生了解傳感器、熟悉傳感器工作原理；讓學生自己設計簡單的傳感器，經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新思維能力. 3.情感態(tài)度與價值觀：在理解傳感器工作原理的基礎上，通過自己設計簡單的傳感器，體驗科技創(chuàng)新的樂趣，激發(fā)學習物理的興趣. 教學重、難點 1.幾種常見傳感器的工作原理（演示實驗）；2.學生自己設計簡單的傳感器. 盒子里面有什么裝置?演示實驗：小盒子

2、的側面露出一個小燈泡，盒外沒有開關，但是把磁鐵放到盒子上面，燈泡就發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡熄滅。原理：當磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關的作用！磁信號 電路的通斷聲信號 電信號聲音的轉換閱讀教材第51頁2、3段，思考：（1）什么是傳感器？（2）傳感器的作用是什么？ 2、工作原理：非電學量敏感元件轉換電路電學量傳感器3、特點（優(yōu)點）：易感知、易測量、易控制溫度傳感器酒精測試儀閱讀教材52頁的內容，思考問題：（1）光敏電阻的電阻率與什么有關？（2）光敏電阻受到光照時會發(fā)生什么變化？怎樣解釋？（3）光敏電阻能夠將什么量轉化為什么量？ 二、敏感元件1、光敏電阻二、敏感元件1、

3、光敏電阻實物圖電阻小電阻大光學量電阻生活中哪些地方用到光敏電阻例2.如圖613所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是 （ ）A當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B當有光照射R1時，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數(shù)一次D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次AR1R2信號處理系統(tǒng)BD閱讀教材53頁有關內容，思考問題：（1）金屬導體與半導體材料的導電性能與溫度的變化關系是否相同？（2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點？ （3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠將什么量轉化為什么量？ 二、敏感元件2、熱敏電阻例3、有定

4、值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法正確的是（ ）ABA.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻AC例4：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火

5、情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（ ）A.I 變大，U 變大 B.I 變小，U 變小 C.I 變小，U 變大 D.I 變大，U 變小 R1R2R3AabErB3、霍爾元件NMFBEIUH霍爾電壓：一個霍爾元件的d、k為定值，再保持I恒定，則UH的變化就與B成正比。磁感應強度電壓待測壓力F固定電極膜片電極例5傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種測定壓力的電容式傳感器，當待測壓力F作用于可動膜片產生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（ ）A當F向上壓膜片電極時，電容將減小B當F向上壓膜片電極時，電容將增大C若電流計有示數(shù)，則壓力F發(fā)生

6、變化D若電流計有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化 BC1、傳感器：2）原理：2、敏感元件：（1）光敏電阻 （光電傳感器）（2）熱敏電阻 （溫度傳感器）（3）霍爾元件 （磁傳感器）（4）電容器 （位移傳感器）非電學量敏感元件轉換電路電學量非電學量 電學量1）概念：轉換為光學量 電阻溫度 電阻磁感應強度 電壓力學量 電容6.1 傳感器及其工作原理 小結設計題 ： 用如圖示的電磁繼電器設計一個由光敏電阻來控制路燈的實驗電路。要求是：光暗時燈亮，光亮時燈滅?？晒┻x擇的器材如下：光敏電阻、學生電源、繼電器、滑動變阻器、定值電阻、開關、導線。（如有需要可以自行添加所需器材）ecab220V6.2傳感器的應用（一）

7、教學目標（一）知識與技能1了解力傳感器在電子秤上的應用。2了解聲傳感器在話筒上的應用。3了解溫度傳感器在電熨斗上的應用。（二）過程與方法通過實驗或演示實驗，了解傳感器在生產、生活中的應用。（三）情感、態(tài)度與價值觀在了解傳感器原理及應用時，知道已學知識在生活、生產、科技社會中的價值，增強學習興趣，培養(yǎng)良好的科學態(tài)度。教學重點各種傳感器的應用原理及結構。教學難點各種傳感器的應用原理及結構。教學方法實驗法、觀察法、討論法。教學工具駐極體話筒的工作電路示教板，示波器，學生電源，電熨斗，日光燈起動器（若干）6.2 傳感器的應用（一）傳感器應用的一般模式：一.力電傳感器的應用電子秤閱讀教材，思考并回答問題

8、：（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？ 應變片能夠把物體形變這個力學量轉化為電壓這個電學量（3）應變片能夠把什么力學量轉化為什么電學量？（2）簡述力傳感器的工作原理。練習.關于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的是（ ）A.應變片是由多用半導體材料制成B.當應變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小C.傳感器輸出的是應變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大A B D二. 聲傳感器的應用話筒 聲電傳感器是指將聲音信號轉換為電信號的一類傳感器 常見的電容式話筒和動圈式話筒都是聲電傳感器。動圈式話筒的工作原理 膜片接收到聲波后引起振動，連接在膜片上的線圈隨著一起振動，線圈在

9、永磁體的磁場里振動從而產生感應電流（電信號），感應電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個信號電流經擴音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音。電磁感應現(xiàn)象 電容式話筒的工作原理 利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電當聲波使膜片振動時，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)律相同的電壓優(yōu)點：保真度好。駐極體話筒的工作原理 駐極體話筒的原理同電容式話筒，只是其內部感受聲波的是駐極體塑料薄膜優(yōu)點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，工作電壓低。練習：（2003上海試題）唱卡拉OK用的話筒，內

10、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輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是 ( )A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的B 該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的C 膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D 膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢B金屬板金屬膜振動膜外電路圖5練習：如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生

11、變化，導致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉化為電信號，其中導致電容變化的原因可能是容器兩板間的（ ）（A）距離變化 （B）正對面積變化（C）介質變化 （D）電壓變化A三溫度傳感器的應用電熨斗 電熨斗雙金屬片溫度傳感器的作用:控制電路的通斷.P63思考與討論思考與討論：（1）常溫下，上、下觸點應是接觸的還是分離的？當溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，這是如何使用調溫旋鈕來實現(xiàn)的？（1）常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切

12、斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作用（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，此時可通過調溫旋鈕調節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控制在不同溫度的目的課本P64問題與練習1、（1）冰箱內溫度較高時，密封系統(tǒng)中的壓強增大，盆體膨脹，膜盒3通過小柱體帶動彈簧片4，使動觸點5與靜觸點6接觸，控制壓縮機自動開始工作，而在達到設定的低溫時拉簧帶動彈簧片4將觸點5、6斷開，使壓縮機停止工作（2）凸輪逆時針轉動會加大連桿9對彈簧7的拉力，該拉力與彈性膜盒3共同控制彈簧片4的運動，故彈簧7上彈力的變化會

13、改變設定的溫度課本P64問題與練習2該同學設計的電路在原理上可行，當滑動片P在滑動變阻器中央時P、Q等勢，電壓表指針指中央零點 這個裝置可以同時測出加速度大小和方向，大小可通過電壓表示數(shù)大小表示，方向可通過偏轉方向判定 當物體具有圖示方向的加速度a時，滑塊向左移，則變阻器右端電阻大，故電流流過滑動變阻器時電勢降落大，則Q點電勢高于P點，則指針應向零點左側偏轉課本P64問題與練習（1）A、B端（2）由圖甲知，t=100時R=50，則繼電器電路中電流在100時，其中為繼電器的電阻。代入數(shù)據(jù)解得，練習、 如圖所示是一種熱敏電阻（PTC元件）的電阻R隨溫度t變化的關系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功

14、能常見的電熱滅蚊器中就使用這種元件來加溫并控制溫度如果將該元件接到220V恒定電壓下，則A通電后，其電功率先增大后減小B通電后，其電功率先減小后增大C當其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1不變D當其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1 到t2之間的某一值不變t/Rt2t1AD 練習、（2003上?？碱}）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導軌上平移時，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。假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是 ( )A. 物體M運動時，電源內的電流會發(fā)生變化B. 物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C. 物體M不動時，電路中沒有

15、電流D. 物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)B練習：慣性制導系統(tǒng)已廣泛應用于導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件是加速度計。加速度計的構造和原理的示意圖如圖示，沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一個質量為m的滑塊，滑塊的兩側分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連。滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度?；瑝K上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導。設某段時間內導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為S，則這段時間內導彈的加速度 （ ） A. 方向向左，大小為 k S/m B方向向右，大小為 k S/m C方向向左，大小為 2k S/m D. 方向向右，大小為 2k S/

16、m01010UPD(2)若電位器（可變電阻）總長度為L，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源U0上，當導彈以加速度a沿水平方向運動時，與滑塊連接的滑動片P產生位移，此時可輸出一個電信號U，作為導彈慣性制導系統(tǒng)的信息源，為控制導彈運動狀態(tài)輸入信息，試寫出U與a 的函數(shù)關系式。01010UPU0解：a=2kx/m x=ma/2kU=U0 Rx / R = U0 x / L=maU0 / 2kL=mU0 a / 2kLa練習:可測量飛機、航天器、潛艇的轉動角速度,其結構如圖所示。當系統(tǒng)繞軸OO轉動時，元件A發(fā)生位移并輸出相應的電壓信號，成為飛機、衛(wèi)星等的制導系統(tǒng)的信息源。已知A的質量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k

17、、自然長度為l，電源的電動勢為E、內阻不計。滑動變阻器總長也為l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時P在B點，當系統(tǒng)以角速度轉動時，試寫出輸出電壓U與的函數(shù)式。A S PCBOO輸出電壓U解：設彈簧伸長x , 則 kx=m 2(l+x) x= m 2 l ( k-m 2 )設滑動變阻器單位長度 的電阻為r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l U= Em 2 (k-m 2) 練習、 用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器用兩根相同的輕彈簧夾著一個質量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端

18、分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后汽車靜止時，傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N（取g=10 ms2）（1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向（2）當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零解：（1）如圖所示，依題意：左側彈簧對滑塊向右的推力 F1=14N，右側彈簧對滑塊的向左的推力 F2=6.0 N滑塊所受合力產生加速度a1，根據(jù)牛 頓第二定律有 得 a=4 m/s2 a1與F1同方向，即向前（向右） （2）a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側彈簧的彈力F1/=

19、0，因兩彈簧相同，左彈簧伸長多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镕2/=20N?；瑝K所受合力產生加速度，由牛頓第二定律得，a2=10m/s2，方向向左 練習：將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動。當箱以a=2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N。(取g=10 m/s2)(1)若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半， 試判斷箱的運動情況。(2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？m原來（1）（2）解

20、：m向上做勻減速運動a向下a=2m/s2F=10NF1 =6Nmgamg+F1-F=mam=0.5kg上頂板示數(shù)是下底板示數(shù)的1/2彈簧長度不變F=10N F2=5NFmgF2a2mg+F2-F=ma2a2=0靜止或勻速運動上頂板示數(shù)為零，則彈簧變短，F(xiàn)10N F3=0Fmga3F mg = ma3a3 10m/s2向上加速或向下減速，加速度a 10m/s2。03年上海高考18、 圖1為某一熱敏電阻R(電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感)的I-U關系曲線圖。 為了通過測量得到圖1所示I-U關系的完整曲線，在圖2和圖3兩個電路中應選擇的是圖 ；簡要說明理由： 。（電源電動勢為9V，內阻不計

21、，滑線變阻器的阻值為0-100）在圖4電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1=250。由熱敏電阻的I-U關系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_V；電阻R2的阻值為 。舉出一個可以應用熱敏電阻的例子：_。2電壓可從0V調到所需電壓，調節(jié)范圍較大 解: I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由圖1得 UR=5.2V 5.2 R2 =(9-5.2) / 0.034=111.8 111.6112.0 熱敏溫度計 VA圖2VA圖3I/mAU/V1 2 3 4 5 6 7500圖110203040AR1R2熱敏電阻圖4R9V 用如圖示的電磁繼電器設計一個由光敏電阻來

22、控制路燈的實驗電路。要求是：光暗時燈亮，光亮時燈滅?？晒┻x擇的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線。ecab解：光敏電阻受到光照射時電阻變小 ，將光敏電阻、小燈泡、學生用電源、滑動變阻器、開關串聯(lián)接入繼電器的a、b端，如圖示：將交流電源與路燈接入c、e之間。220V 光暗時光敏電阻值大，ab間電流小，磁性弱，ce處于閉合，燈亮。 光亮時，光敏電阻值小， ab間電流大，磁性強，吸住銜鐵，電路ce處斷開，燈滅。6.3傳感器的應用（二）教學目標 1知識與技能：（1）理解溫度傳感器的應用電飯鍋的工作原理。（2）理解溫度傳感器的應用測溫儀的工作原理。(3) 理解光電傳感

23、器的應用鼠標器的工作原理（4）理解光電傳感器的應用火災報警器的工作原理。2過程與方法：（1）通過對電飯鍋的構造和原理的探究以及測溫儀的了解，進一步地深入認識溫度傳感器的應用（2）通過對鼠標器以及火災報警器的原理的探究，認識光傳感器的應用。3情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學生的學習興趣，激發(fā)創(chuàng)造的欲望?！窘虒W重點】溫度、光傳感器的應用原理及結構。【教學難點】溫度、光傳感器的應用原理及結構?！窘虒W方法】PPT課件，演示實驗，講授【教學用具】電飯鍋，鼠標器，煙霧式火災報警器 6.3 傳感器的應用（二）一、溫度傳感器的應用-電飯鍋1、感溫鐵氧體的特點：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約1030

24、C時，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了。注意：這個溫度在物理學中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點”。思考： 溫度升高到一定數(shù)值時，感溫鐵氧體的磁性消失， 感溫鐵氧體與磁鐵分離。2、電飯鍋的原理（1）開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態(tài)。（2）水沸騰后，鍋內大致保持100不變。（3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點103”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱（4）如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內保持100不變，溫度低于“居里點103”，電飯鍋不能自動斷電。只有水燒干后，溫度升

25、高到103才能自動斷電。二、溫度傳感器的應用-測溫儀閱讀教材，思考并回答下列問題：（1）溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點？ 可以遠距離讀取溫度的數(shù)值因為溫度信號變成電信號后可以遠距離傳輸（2）常見的測溫元件有哪些？ 熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等熱電偶：將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，當導體A和B的兩個焊接點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一定大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。 三、光傳感器的應用鼠標器1、機械鼠標器的主要構造圖2、工作原理：當鼠標在桌面上滾動時，滾球的運動通過滾軸帶動兩個碼盤轉動

26、，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應的電脈沖信號。計算機分別統(tǒng)計X、y兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標產生相應的位移。滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管 三、光傳感器的應用火災報警器1、結構圖2、工作原理：在沒有發(fā)生火災時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。當發(fā)生火災時，產生大量煙霧，煙霧進入罩內后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報。小 結1、溫度傳感器 的應用（1）電飯鍋（2）測溫儀2、光傳感器 的應用（1）鼠標器（2）火災報警器溫度傳感器的應用【例1】如圖甲為在溫度為10左右的環(huán)境中

27、工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內的電阻R1=20 k，R2=10 k，R3=40 k，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示當 a、b端電壓 Uab0時，電壓鑒別器使 S斷開，停止加熱，恒溫箱內的溫度恒定在_ 35解：設電路兩端電壓為為U，當Uab=0時， 有解得Rt=20 k由圖乙可知，當Rt=20 k時，t=35光傳感器的應用【例2】如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖。A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉動時，A發(fā)出的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉換成電信號，由電子電路

28、記錄和顯示。若實驗顯示單位時間內脈沖數(shù)為n，累計脈沖數(shù)為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理量和數(shù)據(jù)是 ，小車速度的表達式為v= ；行程的表達式為= 。 車輪的半徑R和齒輪P 光束原來是連續(xù)的，是轉動的齒輪使光束變?yōu)槊}沖，因此脈沖情況必定與齒輪（或車輪）的轉動有關，也就與速度和行程有關。 根據(jù)速度的意義和車正常行駛的情況，應有v=2R f，其中R為車輪的半徑，f為單位時間內車輪轉過的圈數(shù)；若車輪的齒數(shù)為P，則轉一圈應有P個脈沖被B接收到，因此有 代入上式， 有 同樣，根據(jù)行程的意義，應有，其中f為整個行程中車輪轉過的圈數(shù)；而 ，所以 可見，還必須測量的物理量和數(shù)據(jù)是車輪的半徑R和齒輪齒

29、數(shù)P，速度和行程的表達式如上面兩式所示。6.4傳感器的應用實例教學目標（一）知識與技能1了解兩個實驗的基本原理。2通過實驗，加深對傳感器作用的體會，培養(yǎng)自己的動手能力。（二）過程與方法通過實驗培養(yǎng)動手能力，體會傳感器在實際中的應用。（三）情感、態(tài)度與價值觀在實驗中通過動手組裝和調試，增強理論聯(lián)系實際的意識，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)良好的科學態(tài)度。教學重點1了解斯密特觸發(fā)器的工作特點，能夠分析光控電路的工作原理。2溫度報警器的電路工作原理。教學難點光控電路和溫度報警器電路的工作原理。教學方法實驗法、觀察法、討論法。教學工具實驗過程中用到的有關器材、元器件等，由實驗室統(tǒng)一準備一、二極管的特點和作用 1、

30、二極管具有單向導電性 2、發(fā)光二極管除了具有單向導電性外，導電時還能發(fā)光，普通發(fā)光二極管使用磷化鎵或磷砷化鎵等半導體材料制成，直接將電能轉化為光能，該類發(fā)光二極管的正向導通電壓大于1.8V。 二、三極管的特點和作用1、三極管具有電流放大作用。 2、晶體三極管能夠將微弱的信號放大，晶體三極管的三個極分別是發(fā)射極e，基極b和集電極c。3、傳感器輸出的電流和電壓很小，用一個三極管可以放大幾十倍或幾百倍，三極管的放大作用表現(xiàn)為基極b的電流對集電極c的電流起了控制作用。 三、斯密特觸發(fā)器斯密特觸發(fā)器是特殊的非門電路，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值1.6V時，輸出端Y會突然從高電平調到低電平0.

31、25V，而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉換為突變的數(shù)字信號。而這正是進行光控所需要的。實驗1、光控開關工作原理 白天，光強度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導通；當天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端 A的電壓上升到某個值（1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光（相當于路燈亮了），這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的 思考與討論1、要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻

32、值調大些還是調小些？為什么？ 應該把R1的阻值調大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值（如1.6V），就需要RG的阻值達到更大，即天色更暗。2、用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？ 由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉工作電路如下圖所示。 電磁繼電器的工作原理 當線圈 A中通電時，鐵芯中產生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動動觸點D向下與E接觸，將工作電路接通，當線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點D與E分離，自動切斷工作電路控制電路的工作原理 天較亮時，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢較低，則輸出

33、端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端 Y突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，則電磁繼電器自動切斷工作電路的電源，路燈熄滅實驗2.溫度報警器工作原理 常溫下，調整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當達到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，Rl的阻值不同，則報警溫度不同 怎樣使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警？ 應減小R1的阻