物理61傳感器及其工作原理人教版選修32課件

第六章傳感器

第一節(jié)傳感器及其工作原來人教版選修3-2列舉生活中的一些自動(dòng)控制實(shí)例，

遙控器控制電視開關(guān)日光控制路燈的開關(guān)聲音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開關(guān)等自動(dòng)門等安檢門磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化簧片的磁化和去磁電路的通斷干簧繼電器的應(yīng)用事例：實(shí)驗(yàn)電源的過載保護(hù)(無需保險(xiǎn)絲)出示一只音樂茶杯，茶杯平放桌上時(shí)，無聲無息，提起茶杯，茶杯邊播放悅耳的音樂，邊閃爍著五彩的光芒。演示：音樂茶杯的工作開關(guān)又在哪里？開啟的條件是什么？？干簧管和音樂茶杯能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類元件或組件。能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類元件或組件。用書擋住底部（不與底部接觸），音樂停止，可見音樂茶杯受光照強(qiáng)度的控制。光照變化（光強(qiáng)變化）光照時(shí)光敏電阻阻值減小電路接通，音樂響起。傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷。傳感器的定義：非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量（3）傳感器的工作原理

二、常見制作傳感器的元件1、干簧管：是一種能夠感知磁場的傳感器（1）光敏電阻的電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)。（2）光敏電阻受到光照時(shí)電阻會(huì)變小。硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好。（3）光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。（4）隨著光照強(qiáng)度的增加，多用表的指針偏角逐漸變大。光敏電阻工作原理：光照增強(qiáng)半導(dǎo)體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加材料的電阻率減小三．熱敏電阻和金屬熱電阻根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材58頁有關(guān)內(nèi)容，思考問題：（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系是否相同？（2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？（4）隨著熱水倒入多少的不同，歐姆表有何變化？演示實(shí)驗(yàn)：將熱敏電阻和多用表的歐姆檔相連，把熱敏電阻放到剩水的杯中，向杯里倒入熱水，（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系不相同。金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測量范圍較??；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但靈敏度較差。（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)囟冗@個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化電阻量這個(gè)電學(xué)量。（4）隨著水溫升高，多用表的指針偏角逐漸變大熱敏電阻和金屬熱電阻的溫度曲線。四．霍爾元件一個(gè)確定的霍爾元件的d、k、為定值，再保持I不變，則UH的變化就與B成正比。這樣，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。推導(dǎo)霍爾電壓的公式

設(shè)載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達(dá)式為①載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個(gè)側(cè)面出現(xiàn)電勢差載流子受到的電場力為當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，洛倫茲力與電場力平衡，即②由①②式得③

式中的nq與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對于確定的導(dǎo)體，nq是常數(shù)。令則上式可寫為④

小結(jié)1．制作傳感器需要的敏感元件有光敏電阻、熱敏電阻與金屬熱電阻、霍爾元件等。2．光敏電阻的阻值隨光的強(qiáng)度增大而減小。光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。3．熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減??；金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大。熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。4．霍爾元件的霍爾電壓公式為：霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。5．電容式傳感器能夠把位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量例2、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是（）A．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．用黑紙包住元件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．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一