高中物理 第三章 传感器 3.1-3.2 传感器 温度传感器和光传感器学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

1传感器2温度传感器和光传感器[学习目标]1.了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代的作用与意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理.一、传感器1.定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置.2.组成：一般由敏感元件和处理电路组成.(1)敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形成电信号.(2)处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量.3.敏感元件的原理(1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；(2)化学类：基于化学反应的原理；(3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能.二、温度传感器1.分类(1)热双金属片温度传感器.(2)热电阻传感器.(3)热敏电阻传感器.①NTC型：电阻值随温度升高而减小.②PTC型：电阻值随温度升高而增大.2.作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量.三、光传感器1.原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化.2.作用：感知光线的变化或场景的变换，使“机器”作出反应.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)传感器可以把非电学量转化为电学量.(√)(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大.(×)(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用.(√)(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小.(√)2.如图1所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，电流表的读数________(填“变大”或“变小”)，小灯泡的亮度________(填“变亮”或“变暗”).图1答案变小变亮一、传感器[导学探究]当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？答案人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门.[知识深化]1.传感器的原理：→→2.在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的.例1如图2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.若将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数如何变化？图2答案见解析解析把电压表接在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.二、温度传感器[导学探究]如图3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3答案由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；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，表针将向右偏.[知识深化]1.温度传感器的作用：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：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，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.②应用：测温、温度控制或过热保护等.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.例2(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图4所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器.当环境温度...