高考物理第十章交流電傳感器 傳感器及其應(yīng)用課件 新人教版

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1、一、傳感器的工作原理1傳感器：把能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等_按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等_或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元件2常見的傳感器元件(1)光敏電阻：隨光照的_，導(dǎo)電性變好(2)熱電阻：隨溫度升高，電阻率_(3)熱敏電阻：隨溫度升高，電阻_(4)霍爾元件：能把_這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化成_這個電學(xué)量 二、傳感器的應(yīng)用1傳感器應(yīng)用的一般模式傳感器_電路_電路_顯示器(指針式電表或數(shù)字屏)2傳感器的應(yīng)用舉例(1)力傳感器的應(yīng)用：_等(2)聲傳感器的應(yīng)用：_等(3)溫度傳感器的應(yīng)用：_、_、_等(4)光傳感器的應(yīng)用：_、_等答案：一、1.非電學(xué)量電學(xué)量2.(1)增強(qiáng)(2)增大(3)減小(4)磁感

2、應(yīng)強(qiáng)度電壓二、1.放大轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)2.(1)電子秤(2)話筒(3)電熨斗電飯鍋測溫儀(4)鼠標(biāo)器火災(zāi)報警器 1光敏電阻是利用阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化的材料制成的光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料做成，不受光照射時光敏電阻的導(dǎo)電性能很差，阻值較大；當(dāng)半導(dǎo)體材料受光照射時，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時形成更多的空穴，于是導(dǎo)電性能明顯增強(qiáng) 2熱敏電阻是電阻值隨溫度變化的敏感元件在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度上升而增加的是正溫度系數(shù)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器 有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制成溫度傳感器，稱為金屬熱電阻 熱敏電阻或金屬

3、熱電阻都把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量，但相比而言，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，而熱敏電阻的靈敏度好 雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，常溫下，彈性銅片和雙金屬片觸點是接觸的，通電后，電熱絲發(fā)熱，當(dāng)溫度升高到某一值時，雙金屬片受熱膨脹，形變量大于下面金屬，雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，切斷電路；隨著溫度的降低，當(dāng)降到某一溫度時，雙金屬片收縮回復(fù)原狀，兩觸點接通電路調(diào)溫旋鈕下壓彈性銅片，可使觸點分離的溫度升高，上提彈性銅片，可降低觸點的分離溫度，從而實現(xiàn)調(diào)溫控制 電飯煲內(nèi)的感溫鐵氧體是用氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成的它的特點是：常溫下具有鐵磁性，高溫下失去鐵磁性恰

4、好失去鐵磁性時的臨界點稱為“居里溫度”或“居里點”電飯煲內(nèi)的感溫鐵氧體的“居里點”是103攝氏度不同材料的“居里點”不同就鐵氧體來說，內(nèi)部的成分不同，“居里點”也不同一、實驗?zāi)康?知道傳感器的作用，了解熱、光敏傳感器的原理2了解傳感器的簡單應(yīng)用實驗原理傳感器是對某一物理量(如力、壓強(qiáng)、光強(qiáng)、溫度等)敏感的元件，它將感受到的信號轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)，從而直接反映出其變化或通過相應(yīng)的儀器處理實驗器材1熱敏電阻、多用電表、燒杯、溫度計、鐵架臺、冷水及熱開水2光敏電阻、小盒子、小燈泡(或門鈴)、學(xué)生電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線實驗步驟1熱敏特性觀察(1)按下圖所示安裝好儀器，將熱

5、敏電阻和多用電表的歐姆擋連接好后把熱敏電阻放入燒杯內(nèi)(2)將少量冷水放入燒杯內(nèi)浸沒熱敏電阻和溫度計液泡，稍等一會，讀出溫度值和電阻值，并記錄(3)分幾次將少量開水加入燒杯中，每次溫度平衡后將溫度和電阻值讀出并記錄說明：燒杯中加水改變溫度時，要等待溫度穩(wěn)定后再測熱敏電阻的阻值，并同時讀取溫度值(4)在圖中畫出電阻隨溫度變化的曲線(如圖所示)(5)觀察結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大2光敏電阻特性觀察(1)如右圖所示，按圖將一光敏電阻連接多用電表的歐姆擋后將光敏電阻放在一個上面開口而四壁和盒底不透光的小盒內(nèi)讀出電阻的值(2)在小盒子的上開口處用書本(或紙板)逐步減小開口的

6、大小直至完全封閉，觀察歐姆表讀出的光敏電阻的阻值變化 (3)將小盒開口由封閉到完全放開，觀察歐姆表指示的光敏電阻阻值的變化 (4)結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光照增強(qiáng)，電阻變小，光照減弱，電阻變大3光電計數(shù)器的基本原理觀察光電計數(shù)器的工作(演示)原理：每個工件通過光接收器前時，光線被工件擋住光敏電阻阻值比無工件擋住時的電阻值大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高，這一高低變化的電壓經(jīng)信號處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)為相應(yīng)數(shù)字而實現(xiàn)自動計數(shù)功能 如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)光越強(qiáng))，且R與D距離不變，下列說法中正確的是()A當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗

7、的功率增大B當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小C當(dāng)滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變D無論怎樣移動滑動觸頭，L消耗的功率都不變解析：電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當(dāng)滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強(qiáng)，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則L的功率變大答案：A點評：常見的光傳感器有：光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，其原因是做光敏電阻的材料硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能不好，隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好 某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性，現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的

8、電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導(dǎo)線等 (1)若用上述器材測量熱敏電阻 甲甲 乙乙 (2)實驗的主要步驟： 正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； 在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，_，_，斷開開關(guān)； 重復(fù)第步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù) (3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪出圖乙所示的Rt關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R_t()(保留3位有效數(shù)字)答案：(1)如圖所示(2)讀取溫度計示數(shù)讀取電壓表示數(shù)(3)1000.400 如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u

9、311 sin 314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表A2為值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3為一定值電阻當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(R2阻值變小)，以下說法中正確的是() AA1的示數(shù)不變，A2的示數(shù)增大 BA1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)增大 CV1的示數(shù)增大，V2的示數(shù)增大 DV1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)減小答案：D點評：(1)熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的熱敏特性制成的電阻，其阻值隨溫度的升高而降低，用在電訊和自動機(jī)械的控制系統(tǒng)中，也用來制作溫度計(2)熱電阻測溫是基

10、于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和鐵等材料制造熱電阻，它是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定 如圖所示為測定壓力的電容式傳感器，將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間)和電源串聯(lián)成閉合回路，當(dāng)壓力F作用于可動膜片電極上時，膜片發(fā)生形變，引起電容的變化，導(dǎo)致靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)，在對膜片開始施加壓力使膜片電極從圖中的虛線推到圖中實線位置并保持固定的過程中，靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)情況為(電流從電流表正接線柱流入時指針會向右偏)() A向右偏到某一刻度后回到零刻度 B向左

11、偏到某一刻度后回到零刻度 C向右偏到某一刻度后不動 D向左偏到某一刻度后不動答案：A1傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，它常常是()A將力學(xué)量(如形變量)轉(zhuǎn)變成電學(xué)量B將熱學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量C將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量D將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成力學(xué)量答案：ABC解析：傳感器是將所感受到的不便于測量的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量(一般是電學(xué)量)的一類元件故選項A、B、C對，選項D錯 2如圖所示，R1是光敏電阻，R2、R3是定值電阻當(dāng)開關(guān)S閉合后，開始沒有光照射，過一段時間，當(dāng)有光照射時 ()AR1的電阻變小，電流表A示數(shù)變大BR1的電阻變小，電流表A示數(shù)變小CR1的電阻變大，電流表A示數(shù)變大DR1

12、的電阻變大，電流表A示數(shù)變小答案：B解析：當(dāng)有光照射時，光敏電阻R1的電阻變小，電路中的總電阻變小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，外電壓減小，所以電流表A示數(shù)變小，選項B正確3(2010湘潭模擬)如圖是一火警報警電路的示意圖其中R3為用某種材料制成的傳感器，這種材料的電阻率隨溫度的升高而增大值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是()AI變大，U變小BI變小，U變大CI變大，U變大 DI變小，U變小答案：C解析：當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，溫度升高電阻增大，回路的總電流減小，路端電壓U變大，UR2EI總(rR

13、1)，則UR1增大，通過R2的電流I增大，C正確4(2010徐州模擬)在街旁的路燈和江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導(dǎo)體的()A壓敏性 B光敏性C熱敏性 D三種特性都利用答案：B解析：街旁的路燈和江海里的航標(biāo)，都是利用了半導(dǎo)體的光敏性，夜晚電阻大，白天電阻小，控制了電路的通斷5(2010試題調(diào)研)目前傳感器已被廣泛應(yīng)用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下列說法中正確的是()A電子秤所使用的測力裝置是光傳感器B電熨斗自動控制溫度應(yīng)用的是雙金屬片溫度傳感器C電腦所用的機(jī)械式鼠標(biāo)器主要是采用聲傳感器D話筒是一種常用的聲傳感器，其作

14、用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號答案：B解析：電子秤使用的測力傳感器是力傳感器，選項A錯誤；電腦所用的機(jī)械式鼠標(biāo)器是光傳感器的作用，選項C錯誤；話筒是將聲信號轉(zhuǎn)化成電信號，選項D錯誤；只有選項B正確 6如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是 () A當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次 D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次答案：AC解析：R1為光敏電阻，當(dāng)有光照射時，R1的阻值變小，電路中電流變大，R2上的電壓變大，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓，由題意知，當(dāng)傳送帶上的物體擋住光時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓，并計數(shù)一次，這種電壓高低交替變化的信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能故A、C選項正確