【教案】粤教版高中物理选修（3-2）第三章《认识传感器传感器的原理》学案.docVIP

学案1　认识传感器　传感器的原理 [学习目标定位]　1.了解传感器的概念和种类，知道将非电学量转换成电学量的技术意义.2.知道常见敏感元件的工作原理.3.通过实验了解温度传感器、光电传感器的工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性． 1．电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为ρ＝. 2．平行板电容器的电容C＝. 3．当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到的洛伦兹力的大小为f＝qvB，方向由左手定则判断． 一、什么是传感器 1．传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将 检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求． 2．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成． 二、传感器的分类 传感器一般按被测量、工作原理、能量传递方式等进行分类． 三、两种重要的传感器 1．温度传感器：一种将温度变化转换成电学量变化的装置．热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量的． 2．光电传感器：一种将光学量变化转换成电学量变化的传感器，就是光电传感器在光照作用下，其导电性能发生变化，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等． 一、什么是传感器及传感器的分类 [要点提炼] 1．传感器是把非电学量变化转换为电学量变化的一种元件．认识传感器就是明确传感器如何“感受”非电学量，常见的“感受”方式有改变接入电路的电阻、电容等． 2．传感器的组成：(如图1所示，以话筒为例) 图1 3．传感器的分类 (1)按被测量进行划分，可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等． (2)按传感器的工作原理进行划分，可分为电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等． (3)按能量传递方式进行划分，可分为有源传感器和无源传感器两大类． 二、传感器的原理 [问题设计] 如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)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，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？ 图2 答案　由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，指针将向右偏． [要点提炼] 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． 2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，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． (1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大． (2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小． 3．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． 4．光敏电阻一般由半导体材料制成． 特点：光照越强，电阻越小． 一、对传感器的认识 例1　如图3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． 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？ 图3 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 二、对热敏电阻的认识及应用 例2　如图4所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图． 图4 (1)为了通过测量得到图示的I－U关系的完整曲线，在图5甲、乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_______________________________________________ ________________________________________________________________________. (电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω) 图5 (2)在图丙所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________ V；电阻R2的阻值为________ Ω. (3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：____________________________________. 解