2019届一轮复习人教版 传感器及其工作原理 课件(37张)

传感器及其工作原理
[考试大纲] 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.知道将非电学量转化为电学量的意义.
3.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻和霍尔元件的性能，知道其工
作原理及作用.
基础检测
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
基础检测
一、传感器及工作原理 1.传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等 物理 量， 并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量 ( 通 常是电压、电流等 电学量)，或转换为电路的 通断 的元件. 2.非电学量转换为电学量的意义：把 非电学量 转换为电学量，可以方便 地进行测量、传输、处理和 控制 .
(1)核心元件是什么；
(2)是怎样将非电学量转化为电学量；
(3)是如何显示或控制开关的.
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 图4
答案
薄片中的载流子在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直
的方向漂移，使M、N间出现了电压.
答案
(2)试推导UH的表达式.
答案
[知识深化]
霍尔电势高低的判断方法：利用左手定则，即磁感线垂直穿入手心，四
指指向电流方向，拇指指的方向为载流子的受力方向，若载流子是正电
荷，则拇指所指的面为高电势面，若载流子是负电荷，则拇指所指的面
[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)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大.( 灵敏度低.( ×
(3) 热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但 ) ( × (4)霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出. )
化时，电压表的示数如何变化？ 答案 见解析
解析
答案
二、光敏电阻
[导学探究] 在工厂生产车间的生产线上安装
计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如
图5所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中
R1为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的基
图5
本工作原理是什么？
答案 当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压 减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压， 并计数一次.
图8
C.电容器C两板间的电场强度减小
D.R1消耗的功率增大
解析 答案
技巧点拨 含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤
(1)明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光照强度)的变化是增大还
是减小.
(2)分析整个回路的电阻的增减、电流的增减.
(3)分析部分电路的电压、电流如何变化.
四、霍尔元件
[导学探究] 如图9所示，在矩形半导体薄片E、F间通入 恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、N间 会出现电压，称为霍尔电压UH. (1)分析为什么会出现电压. 图9
丝也可以制作成 温度 传感器，称为热电阻.
四、霍尔元件的特点
1.霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受 电场力 和 洛伦兹力 二力
平衡.
2.霍尔电压：UH＝k IB (d为薄片的厚度，k为霍尔系数).其中 UH 的变化与 d B 成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个 电学量 .
答案
例2 (多选)(2017· 扬州、泰州、南通、淮安、宿迁、 徐州六市3月联考)如图6所示的闭合电路中，R是半 导体光敏电阻，R1为滑动变阻器.现用一束光照射光 敏电阻，则 A.电流表读数变大 √ C.电源的总功率变大 √ B.电压表读数变大 D.电源内阻的功率变大 √ 图6
解析
答案
三、热敏电阻和金属热电阻
二、光敏电阻的特点及工作原理
1.当半导体材料受到 光照 或者温度 升高 时，会有更多的电子获得能量
成为 自由 电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强.
2.光敏电阻是用 半导体 材料(如硫化镉)制成的.它的特点是光照越强，电
阻越 小 .它能够把 光照强弱 这个光学量转换为 电阻 这个电学量.
答案
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， 变小 填 “ 变大 ” 或 “ 变小 ”) ，小灯泡 当温度降低时，电流表的读数 _____(
变亮 填“变亮”或“变暗”). 的亮度_____(
图1
答案
重点探究
一、传感器
[导学探究 ]
干簧管结构：如图 2所示，它是玻璃管内封入的两个软磁性
为低电势面.
材料制成的簧片，接入图3电路，当条形磁铁靠近干簧管时：
图2 (1)会发生什么现象，为什么？
图3
答案 灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通.
答案
(2)干簧管的作用是什么？
答案 干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器.
答案
[知识深化] 1.传感器的原理：
2.在分析传感器时要明确：
[导学探究] 如图7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？ 答案
图7
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.
答案
例3 (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8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.当环境温度降低时
A.电容器C的带电荷量增大 √ B.电压表的读数增大 √
三、热敏电阻和金属热电阻的特点
1.热敏电阻：用 半导体 材料制成.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 .
2.金属热电阻：金属的电阻率随温度 升高 而增大，利用这一特性，金属