高三物理复习第十一章 传感器人教实验版知识精讲.docVIP

高三物理复习第十一章 传感器人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 复习第十一章 传感器 二. 重点、难点解析 （一）传感器 1. 定义：对应于被测量，能给出易于处理的输出信号的变换器。 2. 组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。 3. 功能：将被测的非电学量转换成为各种易于测量的电符号。 （二）传感器的分类 1. 按被测量进行划分，可分为加速传感器、速度传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、图传感器等。 2. 按传感器工作原理分：可分为电阻应变式、压电式、电容式、涡流式、动圈式、磁电式、差动式传感器等。 3. 按能量传递方式分，可分为：有源、无源传感器。 （三）传感器原理 1. 温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置。它通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量。 2. 光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的传感器。 （四）传感器的应用 1. 温度传感器的应用，如电饭煲、空调机、电热水器、微波炉等。 2. 光传感器的应用，如光能电阻、光电池和光敏晶体管等。 3. 气体传感器的应用，如家用气体报警器。 三、典型问题分析 （一）传感器的原理 对传感器原理要从传感器的分类上分析认识。 1. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是把声信号转换成电信号。常见的话筒是由电容制作的，其工作时振动膜上的金属层与金属板的距离发生变化，从而将声音的变化转化为电容的变化，即将声信号转换成电信号。 2. 温度传感器如电饭锅 （1）电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到约103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。 （2）感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉混合烧结而成的。 3. 温度传感器——测温仪 （1）温度传感器可以把温度转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来。 （2）测温仪中的测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻热电偶等，还可以是红外线敏感元件等。 4. 光传感器——光敏电阻，光敏电阻无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。光敏电阻能够把光照强弱光学量转换为电阻这个电学量，它就像人的眼睛，可以看到光线的强弱。 例1. 动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲所示是话筒原理图，图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知： ①话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流 ②录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流③录音机放音时线圈中变化了的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场④录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 其中正确的是（ ） A. ②③④ B. ①②③ C. ①②④ D. ①③④ 解析：话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流。①正确，录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，④正确，磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，②正确。 答案：C （二）各种传感器的应用 1. 力传感器——电子秤和加速度计 （1）电子秤里有电阻应变片、电压放大器、模数转换器、微处理器和数字显示器等器件。电阻应变片受到力的作用时，它的电阻会发生变化，把应变片放在合适的电路中，它能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量，是将力的变化量转化为电压的变化量。 （2）加速度计也是力传感器。当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件发生位移并转化为电信号输出。 2. 霍尔元件能够把磁感应强度磁学量转换为电压这个电学量。当有电流通过金属板时，自由电子受洛伦兹力作用，上表面A积聚了负电荷，上下表面间产生了电势差。当自由电子受的洛伦兹力f与两侧面间由于有电势差，使其受的电场力相等时即时，达到稳定平衡。 3. 光传感器——鼠标器、火灾报警器。 （1）机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管及红外接收管，两个红外接收管就是两个光传感器。 （2）有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，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。 4. 在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用是控制电