第五章 傳感器-高二物理課件 (共18張PPT) （人教版2023選擇性必修第二冊）

第第頁第五章傳感器-高二物理課件(共18張PPT)（人教版2023選擇性必修第二冊）(共18張PPT)

第五章傳感器

5.1認識傳感器

5.2傳感器的工作原理及應(yīng)用

傳感器的種類及工作原理

01

02

03

傳感器的應(yīng)用

考點簡介

【實驗導(dǎo)入】

干簧管

干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器。它把磁場的有無轉(zhuǎn)換為電路的通斷，那么到底什么是傳感器？

一、認識傳感器

請自讀課本89-90頁“神奇的傳感器”，思考下列問題：

1、課本中介紹了哪幾個生活中的實例？他們分別是把什么物理量轉(zhuǎn)化為什么物理量？

2、什么是傳感器？

“聲控—光控”開關(guān)

自動門

“便攜式酒精檢測儀”

聲音或光信號轉(zhuǎn)換為電信號

光或壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號

化學(xué)成分的濃度轉(zhuǎn)換為電信號

人的感覺器官和傳感器類比

1、傳感器是能夠感知諸非電學(xué)量如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號輸出，如電壓、電流等電學(xué)量，或電路的通斷等。這些輸出信號是非常微弱的,通常要經(jīng)過放大后,再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作。

2、傳感器的作用：將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以方便地實現(xiàn)測量、傳輸、處理和控制。

一、認識傳感器

二、傳感器的組成與應(yīng)用模式

請自讀課本92頁“傳感器的組成與應(yīng)用模式”，思考：

傳感器由哪兩部分組成？傳感器應(yīng)用的一般模式是什么？

1.傳感器的基本組成部分：

敏感元件：能直接感受或響應(yīng)外界被測非電學(xué)量的部分。

轉(zhuǎn)換元件：能將敏感元件輸出的信號直接轉(zhuǎn)換成電信號的部分。

2.傳感器應(yīng)用的一般模式--感、傳、用

三、傳感器的種類及工作原理

1.根據(jù)被測量的不同，可分為聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器；根據(jù)具體工作原理的不同，可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電式、磁電式等傳感器。

利用溫度傳感器制成的電子體溫計

利用壓力傳感器制成的電子秤

利用電化學(xué)氣體傳感器制成的可燃氣體報警器

利用葡萄糖生物傳感器制成的血糖儀

手機里的傳感器

機器人

話筒是一種能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器。圖乙是電容式話筒的組成結(jié)構(gòu)示意圖，話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個全屬片（固定電極），它們構(gòu)成電容器的兩個極板。電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關(guān)系來工作。你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎

敏感元件

振動膜片

轉(zhuǎn)換元件

固定電極

轉(zhuǎn)換電路

電阻電源

三、傳感器的種類及工作原理

2.常見敏感元件及特性

(1)光敏電阻:光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化,光照增強電阻減小,光照減弱電阻增大。

光電計數(shù)器

溫度計

(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,當極板受力時會改變極板間距,從而引起電容變化。

二、傳感器的種類及工作原理

電容決定式

二、傳感器的種類及工作原理

(4)霍爾元件:能把磁感應(yīng)強度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學(xué)量的元件。

當電場力增大到與洛倫茲力相等時，內(nèi)外側(cè)端面間就形成一個穩(wěn)定的電場，此時兩端面形成一個穩(wěn)定的電壓UH。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，這個電壓叫做霍爾電壓

b

例1、如圖所示,一火警報警器的部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體負溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,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變大,U變小

C.I變小,U變大D.I變小,U變小

D

【課堂檢測】

【解析】:R2所在處出現(xiàn)火情時,溫度升高,則R2的阻值減小。R2↓→R總↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓,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D正確。

例2、（多選）如圖所示,某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計的行人監(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.當有人通過而遮蔽光線時,A、B之間電壓升高

B.當有人通過而遮蔽光線時,A、B之間電壓降低

C.當僅增大R2的阻值時,可增大A、B之間的電壓

D.當僅減小R2的阻值時,可增大A、B之間的電壓

BC

【課堂檢測】

【解析】:R1是光敏電阻,有光照射時,阻值變小,當有人通過而遮蔽光線時,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錯誤,B正確;由閉合電路歐姆定律得:U=E-I(R1+r),當僅增大R2的阻值時,電路中的電流減小,A、B間的電壓U增大,故C正確;當僅減小R2的阻值時,電路中的電流增大,A、B間的電壓U減小,故D錯誤。故應(yīng)選BC。

（2023太原一模）.圖甲所示的是由導(dǎo)電的多晶硅制成的電容加速度傳感器。圖乙是其原理圖，傳感器可以看成由兩個電容C1、C2組成，當傳感器有沿著箭頭方向的加速度時，多晶硅懸臂梁的右側(cè)可發(fā)生彎曲形變。下列對這個傳感器描述正確的是（