高中物理 3.1-3.2 認識傳感器 傳感器的原理課件 粵教版選修3-2.ppt

目標導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、傳感器的概念 1.傳感器:測量和探索自然界各種參數(shù)的檢測元件. 2.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成.,目標導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、傳感器的分類 1.按被測量分類:加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、負荷傳感器、扭矩傳感器等. 2.按工作原理分類:電阻應(yīng)變式傳感器、壓電式傳感器、電容式傳感器等. 3.按能量傳遞方式分類:有源傳感器和無源傳感器兩大類.,目標導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、兩種重要的傳感器 1.溫度傳感器:一種將溫度變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量變化的裝置.熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的阻值隨溫度的變化而變化的特性實現(xiàn)溫度測量的,它就像人的皮膚,能感受到周圍溫度的變化. 2.光電傳感器:一種將光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的傳感器,就是物體在光照作用下其導(dǎo)電性能發(fā)生變化,如光敏電阻等,它就像人的眼睛,可以看到光線的強弱. 在日常生活中,人們不必直接接觸,就可以控制一些機器,試舉一些生活中的例子,看哪些生活用品是通過傳感器來完成的. 答案：紅外線遙控器、樓道內(nèi)的聲控?zé)?、自動門、自動干手機等.,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,一、如何理解傳感器的作用 1.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,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.傳感器組成圖如下圖所示. 傳感器將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成的電學(xué)量有兩類:一類是模擬量,如電阻、電壓、電流等,便于計量,光敏電阻就屬于這一類;另一類是開關(guān)量,如電路的通與斷,便于實現(xiàn)控制的功能,干簧管就屬于這一類. 2.把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量后,就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】如圖是一火警報警裝置的一部分電路示意圖,其中R2是半導(dǎo)體熱敏傳感器,它的電阻隨溫度升高而減小,a、b接報警器.當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比( ) (導(dǎo)學(xué)號51130048) 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,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,點撥：抓住半導(dǎo)體熱敏特性即電阻隨溫度升高而減小,接下來則用電路動態(tài)變化的分析思路,按局部整體局部進行. 解析：當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,溫度升高,R2電阻減小,電路的總電阻減小,總電流I總增大,路端電壓U=E-Ir減小,I總(r+R1)增大,U并=E-I總(r+R1)減小,通過R3的電流I3減小,通過R2的電流I=I總-I3增大,D項對. 答案：D,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,許多樓道照明燈具有這樣的功能:天黑時,出現(xiàn)聲音它就開啟;而在白天,即使有聲音它也沒有反應(yīng),它的控制電路中可能接入的傳感器是( ) 溫度傳感器 光傳感器 聲音傳感器 熱傳感器 A. B. C. D. 答案：B 解析：能感知聲音和光照情況,說明電路中接入了光傳感器和聲音傳感器,故選項B正確.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、傳感器的工作原理 1.光敏電阻 制成光敏電阻的材料一般是半導(dǎo)體,導(dǎo)電能力取決于載流子數(shù)目的多少.當光敏電阻受到光照時,更多的電子獲得能量成為自由電子,同時也形成更多的空穴,電阻率明顯變小.光敏電阻的電阻隨光照的增強而減小,光照愈強,阻值就愈低.當光敏電阻兩端加上電壓后,流過光敏電阻的電流隨光照增強而增大.入射光消失,電阻也逐漸恢復(fù)原值,電流也逐漸減小.光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化,這樣光敏電阻可以把光照強弱轉(zhuǎn)換為電阻大小這個電學(xué)量.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.熱敏電阻和金屬熱電阻 (1)熱敏電阻 熱敏電阻用半導(dǎo)體材料制成,其電阻值隨溫度變化明顯.如圖為某一熱敏電阻的電阻溫度特性曲線. 在工作溫度范圍內(nèi),電阻值隨溫度上升而增大的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻;電阻值隨溫度上升而減小的是負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻. (2)金屬熱電阻 有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,這樣的金屬也可以制作溫度傳感器,稱為金屬熱電阻.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】(多選)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( ) (導(dǎo)學(xué)號51130049) A.置入熱水中與不置入熱水中相比, 歐姆表示數(shù)變化較大的一定是熱敏電阻 B.置入熱水中與不置入熱水中相比, 歐姆表示數(shù)不變化的一定是定值電阻 C.用黑紙包住與不用黑紙包住相比, 歐姆表示數(shù)變化較大的一定是光敏電阻 D.用黑紙包住與不用黑紙包住相比, 歐姆表示數(shù)相同的一定是定值電阻,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析：此題考查了熱敏電阻、光敏電阻、定值電阻的特性.熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化,定值電阻和光敏電阻的阻值不隨溫度變化;光敏電阻的阻值隨光照變化而變化,定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨光照變化而變化. 答案：AC,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,如圖所示,電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,D為發(fā)光二極管(電流越大,發(fā)光越強),且R與D距離不變,P為滑動變阻器觸頭,下列說法中正確的是( ) A.當滑動觸頭向左移動時,L消耗的功率增大 B.當滑動觸頭向左移動時,L消耗的功率減小 C.當滑動觸頭向右移動時,L消耗的功率可能不變 D.無論怎樣移動滑動觸頭,L消耗的功率不變,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,答案：A 解析：電源電壓恒定,也就是說,并聯(lián)電路兩端的電壓恒定,當滑動觸頭向左移動時,發(fā)光二極管發(fā)光變強,光敏電阻的電阻變小,所以電流變大,則L的功率變大,應(yīng)選A項.,