第五章　1　認(rèn)識(shí)傳感器　2　常見傳感器的工作原理及應(yīng)用-物理人教版選擇性必修第二冊(cè)

1認(rèn)識(shí)傳感器2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是傳感器，了解傳感器的種類.2.知道傳感器的組成與應(yīng)用模式.3.知道光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻、電阻應(yīng)變片的工作原理及應(yīng)用．一、傳感器及其工作原理1．傳感器的定義：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等被測(cè)量，并能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(hào)輸出．通常轉(zhuǎn)換成的可用信號(hào)是電壓、電流等________量，或轉(zhuǎn)換為電路的________．2．非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、________、處理和________．3．傳感器的組成：傳感器的基本部分一般由____________、____________組成．4．傳感器應(yīng)用的一般模式二、光敏電阻光敏電阻在被光照射時(shí)__________發(fā)生變化，光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為________這個(gè)電學(xué)量．三、金屬熱電阻和熱敏電阻1．金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的________而增大，利用這一特性，金屬絲可以制作________傳感器，稱為熱電阻．2．熱敏電阻：用________材料制成，氧化錳制成的熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而________．四、電阻應(yīng)變片1．電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻也隨之變化的現(xiàn)象．2．電阻應(yīng)變片：電阻應(yīng)變片有金屬電阻應(yīng)變片和________________，半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的____________．3．電阻應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為________這個(gè)電學(xué)量．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)傳感器可以把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量．()(2)光敏電阻的阻值隨光照的強(qiáng)弱而變化，光照越強(qiáng)電阻越大．()(3)熱敏電阻一般用半導(dǎo)體材料制作，導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強(qiáng)，但靈敏度低．()(4)電阻應(yīng)變片能夠把物體的形變情況轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓?)一、傳感器導(dǎo)學(xué)探究干簧管結(jié)構(gòu)：如圖甲所示，玻璃管內(nèi)封入了兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片，接入圖乙電路，當(dāng)條形磁體靠近干簧管時(shí)：(1)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象，為什么？(2)干簧管的作用是什么？知識(shí)深化1．傳感器的核心元件(1)敏感元件：相當(dāng)于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應(yīng)(如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等)制成的．(2)轉(zhuǎn)換元件：是傳感器中能將敏感元件輸出的與被測(cè)物理量成一定關(guān)系的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的電子元件．(3)轉(zhuǎn)換電路：將轉(zhuǎn)換元件輸出的不易測(cè)量的電學(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電學(xué)量，如電壓、電流、電阻等．2．傳感器的工作原理傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等．這些輸出信號(hào)是非常微弱的，通常要經(jīng)過(guò)放大后再輸送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作．傳感器的工作原理如下所示：eq\x(非電學(xué)量)→eq\x(敏感元件)→eq\x(轉(zhuǎn)換元件)→eq\x(轉(zhuǎn)換電路)→eq\x(電學(xué)量)例1關(guān)于傳感器，下列說(shuō)法正確的是()A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．傳感器主要是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的D．水銀溫度計(jì)是一種傳感器例2(2021·應(yīng)城第一高級(jí)中學(xué)高二期末)傳感器已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中，下列關(guān)于傳感器的說(shuō)法正確的是()A．給貨車稱重的地磅使用了光傳感器B．酒店大廳的自動(dòng)門使用了力傳感器C．空調(diào)的控溫系統(tǒng)使用了溫度傳感器D．夜間自動(dòng)打開的路燈使用了紅外線傳感器二、光敏電阻導(dǎo)學(xué)探究在工廠生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線上安裝計(jì)數(shù)器后，就可以準(zhǔn)確得知生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，如圖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什么？知識(shí)深化1．光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料制成，當(dāng)半導(dǎo)體材料被光照射時(shí)，載流子增多，導(dǎo)電性能明顯增強(qiáng)，光敏電阻把光照的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻的大?。?．光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而明顯減?。?如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R1為光敏電阻，光照強(qiáng)度增大時(shí)，其阻值減?。F(xiàn)增加光照強(qiáng)度，則下列判斷正確的是()A．B燈變暗，A燈變亮B．R2兩端的電壓變大C．B燈變亮，A燈變暗D．電源的總功率變小三、金屬熱電阻和熱敏電阻導(dǎo)學(xué)探究如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT(溫度升高，電阻減小)的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中央．若在RT上擦一些酒精，多用電表指針將如何偏轉(zhuǎn)？若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向熱敏電阻，多用電表指針將如何偏轉(zhuǎn)？知識(shí)深化1．金屬熱電阻：金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，如圖圖線①所示．2．熱敏電阻(1)熱敏電阻指用半導(dǎo)體材料制成，電阻值隨溫度變化發(fā)生明顯變化的電阻．如圖圖線②所示為某熱敏電阻的電阻—溫度特性曲線．(2)熱敏電阻分正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻兩類，電阻值隨溫度升高而增大的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度升高而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻．常用的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻．例4(多選)電阻R隨溫度T變化的圖像如圖所示．下列說(shuō)法正確的是()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對(duì)應(yīng)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對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高例5(多選)在溫控電路中，通過(guò)熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的控制．如圖所示電路，R1為定值電阻，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(溫度越高，電阻越小)，C為電容器．當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)()A．電容器C的帶電荷量增大B．理想電壓表的示數(shù)增大C．電容器C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小D．R1消耗的功率增大四、電阻應(yīng)變片導(dǎo)學(xué)探究如圖所示是一個(gè)應(yīng)變式力傳感器，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片．結(jié)合力傳感器的特點(diǎn)，敘述它的工作原理．例6壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用壓敏電阻判斷豎直升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其工作原理圖如圖甲所示，將壓敏電阻固定在升降機(jī)底板上，其上放置一個(gè)物塊，在升降機(jī)