{高考必备]高二物理教科版选修3-2学案：3.2温度传感器和光传感器Word版含解析(经典).docxVIP

第2讲　温度传感器和光传感器[目标定位]　1.了解各种温度传感器的工作原理、特点和应用.2.了解各种光传感器的工作原理、特点和应用．一、温度传感器1．作用：将温度的变化转换为电学量的变化．2．常见的温度传感器(1)热双金属片温度传感器①原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路的通断．②应用：日光灯启动器，电机、电冰箱保护等．(2)热电阻传感器①原理：用金属丝制作的电阻叫热电阻，当外界温度t发生变化时，其电阻值按R＝R0(1＋θt)的规律变化(θ为温度系数，R0为t＝0℃时导体的电阻)．②应用：测温度、测流量等．(3)热敏电阻传感器①原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，其热敏特性在上节已有探究．②应用：温度控制，过热保护等．③分类：正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻随温度升高而增大．负温度系数的热敏电阻(NTC)，它的电阻随温度的升高而减小．二、光传感器1．作用：将光学量的变化转换为电学量的变化．2．原理：有些金属或半导体材料，在电路中受到光照射时，可以产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化，从而感知光线的变化或场景的变换，并作出反应．3．应用：光电式烟尘浓度计、光电式转速表.一、温度传感器温度传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化(如热胀冷缩)达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化(如负温度系数热敏电阻随温度升高电阻减小)达到转换信号的目的．例1　如图1甲所示为温度在10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图．箱内的电阻R1＝20kΩ，R2＝10kΩ，R3＝40kΩ，RT为热敏电阻，它的电阻随温度的变化图像如图乙所示．当a、b两端电压Uab＜0时，电压鉴别器会令开关K接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当Uab＞0时，电压鉴别器会令K断开，停止加热．试计算恒温箱内的温度恒定在多少摄氏度？甲　乙图1答案　35℃解析　在Uab＜0时，K接通，箱内的温度升高，导致RT减小．当RT＝20kΩ时Uab＝0，而Uab＝0是K断开、闭合的分界点，此温度可由题图乙中读出，RT＝20kΩ时对应的温度T＝35℃，故恒温箱的温度恒定在35℃.二、光传感器光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器，一般以光敏电阻为主要元件，因为光敏电阻电阻值随光照增强而减小，将光敏电阻连接到电路中时，光照改变就会引起电路中其他电学量的改变，从而将光信号转换为电信号．例2　如图2所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理．图2答案　见解析解析　光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线．一束光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号．另一束光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸收或因散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱．两路光线分别转换成电压信息U1、U2，如果U1＝U2，说明被测的光路上没有烟尘，相反，如果U1、U2相差较大，说明烟尘浓度较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度．例3　如图3所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED距离不变，下列说法正确的是(　)图3A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变答案　A解析　当滑动触头P向左移动时，通过LED的电流变大，光照增强，光敏电阻R变小，通过灯泡的电流变大，故L消耗的功率增大．同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小.温度传感器的应用图41．如图4所示为电阻R随温度t变化的图线，下列说法中正确的是(　)A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高答案　BD图52．图5是一火警报警器的部分电路示意图．其中R2为用负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I，报警器两端的电压U的变化情况是(　)A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小答案　D解析　R2处出现火情，温度升高，R2减小，导致R2两端电压减小，通过R3的电流减小，路端电压U减小．光传感器的应用3．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，它们是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