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2018-2019学年高中物理 第三章 传感器 1 传感器 温度传感器和光传感器课件 教科版选修3-2.pptx

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1、1 传感器 温度传感器和光传感器,第三章 传感器,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,1.了解什么是传感器,感受传感技术在信息时代的作用与意义. 2.了解热敏电阻、敏感元件的特性. 3.了解几种温度传感器及光传感器的原理.,一、传感器,答案,当你走进一座大楼时,大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的?,答案 人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机,实现自动开关门.,知识探究,导学探究,传感器的定义及结构 (1)传感器通常是把被测量的非电信息(如力、温度、光、声、化学成分),按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置. (2)结构:,知识梳理,(多选)传感器担负着信息采集

2、的任务,它可以( ) A.将力学量(如形变量)转变成电学量 B.将热学量转变成电学量 C.将光学量转变成电学量 D.将电学量转变成力学量,即学即用,ABC,解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件,故选项A、B、C对,D错.,解析答案,二、敏感元件的原理,如图1所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连,这时表针恰 好指在刻度盘的正中央.若在RT上擦一些酒精,表针将如 何摆动?若用吹风机将热风吹向电阻,表针将如何摆动?,答案 由于酒精蒸发,热敏电阻RT温度降低,电阻值

3、增 大,指针应向左偏;用吹风机将热风吹向电阻,电阻RT温度升高,电阻值减小,指针将向右偏.,导学探究1,答案,图1,干簧管的结构如图2所示,它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片.将干簧管接入电路.把磁铁靠近或远离干簧管,观察电路中所发生的现象.总结干簧管是如何工作的?,答案 把磁铁靠近干簧管时,簧片在磁场的作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁.当磁力大于簧片的弹力时,两者紧密地接触,电路连通,灯亮.,导学探究2,答案,图2,三、温度传感器和光传感器,如图3所示为电熨斗的构造,其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属.,导学探究,(一)热敏电阻和金属热电阻,图3,(1)常温下,电熨斗的上

4、、下触点应当是接触的还是分离的?当温度过高时双金属片将怎样起作用?,答案,答案 常温时,电熨斗的上、下触点接触,这样电熨斗接通电源后能进行加热,当温度过高时双金属片膨胀,因上层的热膨胀系数较大,故上层膨胀的厉害,双金属片向下弯曲,弯曲到一定程度后,两触点分离,电路断开,电热丝停止加热.当温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热.,(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度,这是如何利用调温旋钮来实现的?,答案,答案 熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,也就是要求双金属片弯曲程度较大时,两触点分离,所以应使调温旋钮下旋,反之熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度,应使调温旋钮

5、上旋.,热双金属片、热敏电阻和金属热电阻的特点 (1)热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差 的不同金属片焊接或轧制成一体后组成.它对温度的感知表现为热双金属片的 ,可以用它控制电路的 . (2)热敏电阻:用 材料制成.按热敏电阻阻值随温度变化的规律,热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻. 正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻 . 负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻 . (3)金属热电阻:金属的电阻率随温度 而增大,利用这一特性,金属丝也可以制作成 传感器,称为热电阻.,知识梳理,较大,形变,答案,通断,半导体,增大,减小,升高,温度,如图4所示,R1为

6、定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,L为小灯泡,当温度降低时( ),解析答案,即学即用,解析 R2与灯L并联后与R1串联,与电源构成闭合电路,当温度降低时,热敏电阻R2的阻值增大,外电路电阻增大,电流表读数变小,R1两端电压减小,灯L两端电压增大,灯泡亮度变强,故C正确,其余各项均错.,C,A.R1两端的电压增大 B.电流表的示数增大 C.小灯泡的亮度变强 D.小灯泡的亮度变弱,图4,如图5所示是火灾报警器的内部结构,它由 二极管LED、 三极管和不透明的挡板组成,请简述它的工作原理.,导学探究,答案,(二)光传感器,发光,光电,图5,答案 平时,光电三极管收不到LED发出的光, 呈现高电阻

7、状态,烟雾进入罩内后对光有散射作 用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变 小.与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报.,光敏电阻的特点及工作原理 光敏电阻是用 材料(如硫化镉)制成的.它的特点是光照越强,电阻越 .它能够把 这个光学量转换为 这个电学量.,知识梳理,半导体,小,答案,光照强弱,电阻,如图6所示是会议室和宾馆刻意的天花板上装有的火灾报警 器的结构原理图,罩内装有发光二极管LED、光电三极管 和不透明的挡板.平时光电三极管接收不到LED发出的光, 呈现高电阻状态.发生火灾时,下列说法正确的是( ),解析答案,即学即用,图6,A.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻

8、更大,检测电路检测出变化发出警报 B.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报 C.进入罩内的烟雾对光的散射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报 D.以上说法均不正确,返回,解析 由火灾报警器的原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,C对. 答案 C,返回,例1 如图7是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出),通过观察电压表示数,可以了解油量情况.,一、对传感器的认识,典例

9、精析,图7,(1)你认为电压表应该接在图中的_两点之间,按照你的接法请回答:当油箱中油量减少时,电压表的示数将_(选填“增大”或“减小”).,解析答案,解析 由题图可知当油箱内液面高度变化时,R的金属滑片将会移动,从而引起R两端电压的变化.当油量减少时,R的数值会增大,电路中的电流会减小,c、d间的电压会减小.当把电压表接在c、d两点间,电压表的示数减小时,表示油量在减少.,c、d,减小,(2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之间,当油量变化时,电压表的示数变化有何不同?,解析答案,解析 把电压表接在b、c之间,油量增加时,R减小,电压表的示数减小;油量减少时,R增大,电压表的示数增大. 把

10、电压表接在c、d之间,油量增加时,R减小,电路中电流增大,则R两端的电压增大,电压表的示数增大,同理,油量减少时,电压表的示数减小. 答案 见解析,归纳总结,归纳总结,1.传感器的原理:,2.在分析传感器时要明确: (1)核心元件是什么; (2)是怎样将非电学量转化为电学量; (3)是如何显示或控制开关的.,例2 如图8所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变暗,发生这一现象的主要原因是( ),二、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应用,图8,A.小灯泡的电阻发生了变化 B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C.电阻丝

11、的电阻率随温度发生了变化 D.电源的电压随温度发生了变化,解析 电阻丝的电阻率随温度的升高而增大,电阻也增大,电路中电流减小,根据PI2R知,小灯泡的实际功率减小,所以变暗.,C,解析答案,例3 如图9所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为 光敏电阻,当入射光强度增大时( ),解析 当入射光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,从而电压表的示数增大,同时内电压增大,故电路的路端电压减小,A项正确,D项错误. 因路端电压减小,而R1两端电压增大,故R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确. 结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增

12、大,故小灯泡的功率增大,C项正确.,ABC,解析答案,图9,A.电压表的示数增大 B.R2中电流减小 C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压增大,返回,1.关于传感器,下列说法正确的是 ( ) A.所有传感器都是由半导体材料制成的 B.金属材料也可以制成传感器 C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D.水银温度计是一种传感器,达标检测,1,2,3,解析答案,解析 大多数传感器是由半导体材料制成的,某些金属也可以制成传感器,如金属热电阻,故A错,B对; 传感器将非电学量转换为电学量,因此传感器感知的应该是“非电信号”,故C错; 水银温度计能感受热学量,但不能把热学量转化为电学量,因此

13、不是传感器,故D错. 答案 B,1,2,3,答案,2.街道的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( ) A.压敏性 B.光敏性 C.热敏性 D.三种特性都利用,1,2,3,B,3.(多选)如图10所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,RT为负温度系数热敏电阻,RG为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡L正常发光,由于环境改变(光照或温度),发现小灯泡亮度变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是( ),1,2,3,图10,AC,答案,A.温度不变,光照增强 B.温度升高,光照不变 C.温度降低,光照增强 D.温度升高,光照减弱,返回,

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