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高考物理一轮复习 第十章 第3节 传感器及其应用讲义(含解析)-人教版高三物理试题VIP免费

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传感器及其应用1.传感器:有这样一类元件,能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转化为电压、电流等电学量,或转化为电路的通断。2.光敏电阻:光敏电阻是把光照强弱这个光学量转换为电阻这一电学量的元件。通常是由硫化镉等半导体材料制成,其特点是光照变强,电阻变小。3.金属热电阻和热敏电阻:金属热电阻是由铂、铜等金属材料制成,其特点是温度升高,电阻变大;热敏电阻是由半导体材料制成,其特点是温度升高,电阻变小。它们都能够把温度这个热学量转化为电阻这个电学量。4.霍尔元件:通常是由半导体元件制成,其产生的霍尔电压UH=k。霍尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换为电压这个电学量。5.力传感器:典型的应用是电子秤,其中的主要元件为应变片,它的作用是将物体形变这一力学量转化为电压这一电学量。6.温度传感器:典型的应用是日光灯启动器和电熨斗,其中的主要元件为双金属片。日光灯启动器中的双金属片,其外层材料的热膨胀系数小于内层材料的热膨胀系数。电熨斗的工作原理(如图):双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层,常温下,弹性铜片和双金属片触点是接触的,通电后,电热丝发热,当温度升高到某一值时,双金属片上层的金属受热膨胀,形变量大于下层金属,双金属片向下弯曲,使触点分离,切断电路;随着温度的降低,当降到某一温度时,双金属片收缩恢复原状,两触点又接触,接通电路。调温旋钮下压弹性铜片,可使触点分离的温度升高;上提弹性铜片,可降低触点的分离温度,从而实现了调温控制。7.感温铁氧体:也叫感温磁体。常温下具有铁磁性,能够被磁体吸引,当温度上升到约103℃时,就失去铁磁性,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”。8.电饭锅:结构图如图所示。其工作过程:开始煮饭时压下开关按钮,由于常温下感温铁氧体具有磁性,永磁体将吸引感温磁体,因此手松开后这个按钮不会恢复到图示位置,则触点接触,电路接通,这时电饭锅处于加热状态。当水沸腾时,水的温度保持沸点不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热。当饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度上升,当温度超过103℃时,感温磁铁失去铁磁性,由于弹簧的作用,按钮开关将恢复到如图所示的位置,切断电源,从而停止加热。9.光传感器:光传感器是将光信号转化为电信号的装置,实际应用有鼠标器和火灾报警器等。烟雾式火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的。罩内装有发光二极管、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管收不到发光二极管发出的光,呈高电阻状态。当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。突破点(一)热敏电阻的特征热敏电阻是用半导体材料制成的,一般分为正温度系数热敏电阻(简称PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC),区别在于正温度系数热敏电阻阻值随温度的升高而变大,负温度系数热敏电阻阻值随温度的升高而变小。高中重点掌握的是负温度系数热敏电阻,如果题目没有特殊说明,一般认为是负温度系数热敏电阻。其电阻随温度变化的曲线如图所示。[题点全练]1.如图所示,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的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精,表针将向________(填“左”或“右”)转动;若用吹风机向Rt吹热风,表针将向________(填“左”或“右”)转动。解析:热敏电阻为负温度系数的特性。若往上擦一些酒精,由于酒精蒸发吸热,热敏电阻温度降低,电阻值增大,所以电流减少,指针应向左偏;用吹风机将热风吹向电阻,电阻温度升高,电阻值减小,电流增大,指针向右偏。答案:左右2.(2019·如东检测)某温控电路的原理如图所示,RM是半导体热敏电阻,R是滑动变阻器,某种仪器要求在15℃~27℃的环境中工作,当环境温度偏高或偏低时,控制器会自动启动降温或升温设备。下列说法中正确的是()A.环境温度降低,RM的阻值减小B.环境温度升高,Uab变大C.滑片P向下移动时,Uab变大D.调节滑片P的位置能改变降温和升温设...

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