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1、第5章——,傳感器及其應用,第2講 常見傳感器的工作原理 第3講 大顯身手的傳感器,目標定位,1.認識光敏電阻和熱敏電阻這兩種敏感元件，知道其特性. 2.理解光電傳感器和溫度傳感器的工作原理. 3.了解傳感器的設計思路，了解生活中傳感器的簡單應用及給人類生產(chǎn)、生活帶來的便利.,一、光電傳感器的原理 1.光電傳感器是一種能夠感受光信號，并按照一定規(guī)律把光信號轉(zhuǎn)換成 的器件或裝置. 2.光敏電阻在被光照射時，它的電阻發(fā)生變化，這樣光敏電阻可以把光照強弱轉(zhuǎn)換為 這個電學量.,電信號,電阻,3.光敏電阻的阻值隨光照的增強而減小. 4.常見的光電傳感器：光敏電阻、光敏晶體管、光電二極管、光電三極管、光電
2、池等，它們都是利用某些物質(zhì)在光照射下電學特性隨之變化的性質(zhì)制成的.,二、探究溫度傳感器的原理 1.溫度傳感器 溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為 變化的裝置.常見的溫度傳感器有 和 等. 2.熱敏電阻 熱敏電阻利用半導體材料制成，其電阻值隨溫度變化明顯.,電學量,熱敏電阻,熱電偶,3.熱敏電阻器的兩種型號及其特性 熱敏電阻是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件.在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度的升高而 的是正溫度 系數(shù)(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度的升高而減小的是 (NTC)熱敏電阻.,增大,負溫度,系數(shù),三、傳感器在生產(chǎn)、生活中的應用舉例 1.洗衣機水位控制裝置——壓力傳感器如圖1所示，筒
3、中水位到達設定的高度時，凸起的膜片使動觸點a與 脫離，并與 接觸，從而接通控制電路，關閉進水電磁閥門，接通洗滌電動機電源，開始洗滌衣物.,圖1,靜觸點b,靜觸點c,2.自動門的開關——紅外線傳感器 接收人體發(fā)出的 ，產(chǎn)生電壓輸出信號. 3.指紋識別器——電容式傳感器 獲取 信息，轉(zhuǎn)換成電信號.,紅外線,指紋,4.機器人中的傳感器,工作環(huán)境,狀態(tài),一、光電傳感器原理,1.光敏電阻的特點：阻值隨光照強度的增大而減小. 2.光敏電阻的機理：光敏電阻一般由半導體材料做成，當半導體材料受到光照而溫度升高時，會有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，導電性能變好，電阻變小.,例1 如
4、圖2所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時( ) A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小 C．小燈泡的功率增大 D．電路的路端電壓增大,圖2,答案 ABC,二、探究溫度傳感的原理 1.熱敏電阻 (1)特點：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關.溫度變化，阻值有明顯變化. (2)分類：由半導體材料制成，其導電性能對溫度的變化很敏感，熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類：正溫度系數(shù)熱敏電阻、負溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻.,①正溫度系數(shù)的熱敏材料(PTC)，它的電阻隨溫度上升而增大. ②負溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC)，它的電阻隨溫度的上升而減小.
5、③臨界溫度系數(shù)的熱敏材料(CTC)，它的電阻在很小的溫度范圍(臨界)內(nèi)急劇減小. 2.金屬熱電阻 特點：電阻率隨溫度的升高而增大.,例2 如圖3所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖.現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是( ) A.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯 B.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯 C.如果R為NTC熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數(shù) 變小，讀數(shù)變化非常明顯 D.如果R為NTC熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數(shù)變小，讀數(shù)變化不明顯,圖3,解析 若為金屬熱電阻，溫度升高后，電阻變大，讀數(shù)變化不明顯，A、B錯. 若為熱敏電阻，讀數(shù)
6、將明顯變化，C對，D錯. 答案 C,例3 關于光敏電阻和熱敏電阻，下列說法中正確的是( ) A.光敏電阻是用半導體材料制成的，其阻值隨光照增強而減小，隨光照的減弱而增大 B.光敏電阻是能把光照強度這個光學量轉(zhuǎn)換為電流這個電學量的傳感器 C.熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對溫度感知很靈敏 D.熱敏電阻是把熱量這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量的傳感器,解析 光敏電阻是把光照強度轉(zhuǎn)換為電阻的元件；熱敏電阻是把溫度轉(zhuǎn)換為電阻的元件，故B、D錯誤； 熱敏電阻和光敏電阻都是半導體材料制成的，半導體具有光敏性和熱敏性，金屬鉑與熱敏電阻相反，故C錯誤. 答案 A,三、自動控制電路的分析與設計 例4 如圖4所示為小
7、型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈，P為可繞O點轉(zhuǎn)動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱．電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求，其工作方式是( ),圖4,A．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路串聯(lián) B．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路并聯(lián) C．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路串聯(lián) D．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路并聯(lián),解析 由圖可知A、B是電磁繼電器線圈，所以A、B應接信號電壓，線圈隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或排斥，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用，故正確答案為A. 答案 A,光傳感器的應用 1.如圖5所示，用光敏電阻LDR和燈泡
8、制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是( ) A.嚴重污染時，LDR是高電阻 B.輕度污染時，LDR是高電阻 C.無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定 D.該儀器的使用不會因為白天和晚上受到影響,圖5,解析 嚴重污染時，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對，B錯； LDR由半導體材料制成，受光照影響電阻會發(fā)生變化，C錯； 白天和晚上自然光強弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D錯. 答案 A,溫度傳感器的應用 2.如圖6所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度變化是
9、________，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是( ) A.小燈泡的電阻發(fā)生了變化 B.小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 C.電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 D.電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化,圖6,解析 電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增大，電路中電流減小，根據(jù)P＝I2R知，小燈泡的實際功率減小，所以變暗. 答案 變暗 C,自動控制電路的分析與設計 3.如圖7所示為一自動控制溫度的電路圖，請說明其工作原理.,圖7,解析 當開關P在彈簧拉力作用下拉到上面與a接觸時，電熱絲工作；隨著溫度升高，熱敏電阻溫度升高，阻值減小，通過電磁鐵的電流增大，電磁鐵磁性增強到一定程度時把P吸到b，電熱絲停止工作，指示燈亮. 答案 見解析,
2018版高中物理 第5章 傳感器及其應用 5.2-5.3 常見傳感器的工作原理 大顯身手的傳感器課件 魯科版選修3-2.ppt
