高中物理必备知识点传感器及其工作原理
高一物理传感器知识点总结
高一物理传感器知识点总结一、传感器的基本工作原理1. 传感器的基本组成传感器通常由感测元件、信号处理电路、输出电路和外壳等部分组成。
感测元件是传感器的核心部分，它根据测量的物理量不同而有所不同，如温度传感器可采用热电偶、电阻温度计、半导体热敏电阻等感测元件；压力传感器可采用压阻式、电容式、压电式等感测元件。
感测元件感知到的物理量会通过信号处理电路进行放大、滤波和线性化处理，最终输出给用户。
2. 传感器的工作原理传感器的工作原理主要遵循以下两种基本原理：（1）传感器的感测元件受到外界物理量的作用，产生相应的物理量，如电阻、电压、电流等发生变化；（2）感测元件感测到的物理量被转换为电信号，进行放大、滤波和线性化处理，最终输出为可观测的信号。
3. 传感器的分类根据测量的不同物理量，传感器可以分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器、光敏传感器、声音传感器等。
根据感测元件的不同，温度传感器有热电偶、电阻温度计、热电阻、热敏电阻等；压力传感器有电容式、压阻式、压电式等；光敏传感器有光电二极管、光敏电阻等。
二、常见传感器的工作原理和应用1. 温度传感器（1）工作原理：温度传感器是一种测量温度的传感器，它们可以使用热电偶、电阻温度计、半导体热敏电阻等感测元件。
其中，热电偶是利用两种不同金属在不同温度下产生的电动势来测量温度的；电阻温度计则是根据材料的电阻随温度的变化特性来测量温度的；半导体热敏电阻利用半导体的导电性随温度的变化来测量温度。
（2）应用：温度传感器在工业生产和生活中有着广泛的应用。
在工业领域，温度传感器通常用于监测各种设备和工艺的温度，以确保生产过程的正常进行。
在生活中，温度传感器也被广泛应用于家用电器、空调、汽车等领域。
2. 湿度传感器（1）工作原理：湿度传感器是一种测量空气湿度的传感器，它们通常使用湿度敏感材料（如聚合物、电介质等）或电容式传感元件来感知空气中的湿度。
当湿度传感器暴露在潮湿的环境中时，敏感材料的导电性会发生变化，从而测量出空气的湿度。
传感器高二知识点总结
传感器高二知识点总结传感器是一种能够感知和测量环境中物理量和化学量的装置。
它们广泛应用于各个领域，如工业、医疗、农业等。
在高二的物理学习中，我们学习了各种传感器的原理和应用。
本文将对传感器的相关知识点进行总结。
一、传感器的基本原理传感器是通过将物理量或化学量转换为电信号来实现测量的。
它们通常包括感知元件和转换元件两部分。
感知元件用于感知环境中的物理量或化学量，并将其转换为与之对应的非电信号，例如压力传感器的感知元件可以是薄膜或压力敏感电阻。
转换元件将非电信号转换为电信号，常见的转换方式包括电阻、电容、感应等。
通过测量电信号的特性，我们可以获取环境中的物理量或化学量。
二、常见传感器的类型和应用1. 压力传感器：用于测量物体所受的压力。
常见的应用包括工业自动化中的压力检测、汽车中的轮胎压力监测等。
2. 温度传感器：用于测量环境的温度。
广泛应用于空调、冰箱、温度控制系统等。
3. 光电传感器：用于测量光的强度或光的特性。
在自动化生产中，光电传感器被广泛应用于物体检测、物体计数等。
4. 加速度传感器：用于测量物体的加速度。
在手机、游戏手柄等设备中，加速度传感器被用于实现重力感应或者运动控制。
5. 湿度传感器：用于测量环境的湿度。
在气象监测、温湿度控制系统中得到广泛应用。
6. 气体传感器：用于测量空气中气体的浓度。
在空气质量检测、火灾报警等方面起着重要作用。
三、传感器的特点和选择1. 灵敏度：传感器的灵敏度指的是其对被测量物理量变化的响应程度。
灵敏度越高，传感器所能测量的范围也就越宽。
2. 精度：传感器的精度是指其测量结果与真实值之间的误差范围。
精度越高，传感器所提供的测量结果越准确。
3. 可靠性：传感器的可靠性是指其在长期使用中的稳定性和可靠性。
可靠性较高的传感器具有较长的使用寿命。
4. 成本：传感器的成本是选择传感器时需要考虑的重要因素之一。
不同类型的传感器成本差异较大，需要根据具体应用需求进行选择。
选择合适的传感器需要综合考虑以上因素，并根据具体应用场景需求进行权衡。
5.1-5.2 认识传感器、常见传感器的工作原理及应用-高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
5.1-5.2：认识传感器、常见传感器的工作原理及应用一：知识精讲归纳考点一、传感器及其工作原理1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．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，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成．4．传感器应用的一般模式：考点二、光敏电阻光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．考点三、金属热电阻和热敏电阻1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作成温度传感器，称为热电阻．2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．考点四、电阻应变片1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象．2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应．3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．二：考点题型归纳题型一：传感器的认识和原理1．（2022秋·浙江杭州·高二期中）如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。
金属块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框左右移动（不能上下移动），电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。
关于该传感器的说法正确的是（）A．汽车保持静止时，电容器不带电B．汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同C．汽车由静止突然向右加速，电路中有逆时针方向的电流D．汽车向右做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流2．（2023秋·广东广州·高二统考期末）传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。
传感器的原理和原理
传感器的原理和原理传感器是一种能够感知和检测周围环境信息，并将其转化为可量化信号进行处理和分析的装置。
传感器的原理和工作过程是通过测量不同物理量的感应元件实现的，最常见的物理量可以是温度、湿度、压力、光强等。
下面将详细介绍传感器的原理和工作原理。
传感器的原理可以大致分为几类：电学原理、光学原理、磁学原理和机械原理。
1. 电学原理：电阻传感器是电学原理中最常见的传感器之一。
它利用电阻值随温度、压力或应变的变化而改变的特性来感知环境变化。
例如，温度传感器利用敏感电阻材料（如铂电阻）在温度变化时电阻值的变化来测量温度。
此外，电容传感器、电感传感器等也是基于电学原理的传感器。
2. 光学原理：光传感器利用光的吸收、反射、透射、发射等光学特性来感知环境变化。
例如，光敏电阻利用光照强度导致电阻值变化的原理来测量光强度。
光电二极管和光敏三极管则利用光照强度引起电流变化来测量光强度。
此外，光纤传感器、光电开关等也是基于光学原理的传感器。
3. 磁学原理：磁传感器利用磁场的变化来感知环境变化。
其中，霍尔传感器是最常见的磁传感器之一。
它利用半导体材料的霍尔效应来测量磁场强度和方向。
此外，磁电阻传感器、磁感应传感器等也是基于磁学原理的传感器。
4. 机械原理：机械传感器利用材料的形变或运动来感知环境变化。
例如，压力传感器利用受力后产生的形变来测量压力。
位移传感器利用物体位置的变化来测量位移。
此外，加速度传感器、振动传感器等也是基于机械原理的传感器。
总之，传感器的原理在于利用某种物理量与环境变化之间的关系，通过感应元件将物理量转化为电信号，并通过电路进行放大、滤波和处理，最终得到所需的测量结果。
通过不同原理的传感器，我们可以实时监测和检测周围环境的各种信息，为各个领域的应用提供便利。
传感器的原理及应用
传感器的原理及应用一、传感器的原理及分类：传感器是一种能够根据感知到的物理量的变化产生电信号输出的设备，它是将非电信号转换为电信号的装置。
传感器的原理基本上可以分为以下几种：1.电阻传感器：电阻传感器是根据电阻值的变化来检测物理量的，常见的有光敏电阻、热敏电阻等。
2.压力传感器：压力传感器是通过测量物体受力所产生的电信号来检测压力的，常见的有电阻应变式压力传感器、压电式压力传感器等。
3.光电传感器：光电传感器是利用光敏元件感知光信号并转换为电信号输出的传感器，常见的有光电二极管、光敏电阻等。
4.温度传感器：温度传感器是通过感知物体的温度变化来产生电信号的传感器，常见的有热电偶、热电阻等。
5.位移传感器：位移传感器是通过感知物体的位移变化来产生电信号的传感器，常见的有电容式位移传感器、霍尔元件等。
6.加速度传感器：加速度传感器是用于测量物体加速度的传感器，常见的有压电式加速度传感器、微机械加速度传感器等。
7.气体传感器：气体传感器是用于检测气体浓度的传感器，常见的有氢气传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器等。
8.湿度传感器：湿度传感器是用于检测空气湿度的传感器，常见的有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等。
9.溶解氧传感器：溶解氧传感器是用于检测水中溶解氧浓度的传感器，常见的有电极溶解氧传感器、光学溶解氧传感器等。
10.化学传感器：化学传感器是用于检测化学物质浓度或质量的传感器，常见的有氨传感器、硫化氢传感器、氨气传感器等。
二、传感器的应用：1.工业自动化：传感器在工业自动化中广泛应用，如压力传感器用于测量管道中的压力，温度传感器用于测量设备的工作温度等。
2.汽车工业：传感器在汽车工业中起到了至关重要的作用，如压力传感器用于发动机燃烧室的压力监测，湿度传感器用于空调系统的湿度控制等。
3.医疗领域：传感器在医疗领域中用于监测患者的生命体征，如血氧传感器用于监测患者的血氧饱和度，心率传感器用于监测患者的心率等。
高中物理传感器及其工作原理
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
例2. 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件
分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包
住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说
光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量
介绍半导体材料(科学漫步) 载流子： 空穴、自由电子
导电原理：
当半导体材料受到光照或者温度升高时， 会有更多的自由电子和空穴产生，于是导体 性增强。
2．热敏电阻和金属热电阻
阅读教材，问答问题： （1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变 化关系是否相同？ 金属导体的导电性能随温度升高而降低(温度升高电 阻增大）；半导体材料的导电性能随温度升高而增强 温度升高电阻减小）。 （2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照
传感器
电压 电流 电阻 电容
（3）传感器的工作原理
非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量
二、常见制作传感器的元件
1．光敏电阻 [实验演示]：
自动控制电路
实验结论：
光电记数
光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。光 照越强，电阻越小；反之越弱。
霍尔元件能够把_磁__感__应__强__度__这个磁学量转换为_电__压_ 这个电学量
推导霍尔电压的公式
设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v， 单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电流方向导体板的横向
宽度为a，则电流的微观表达式为 I nqadv ①
高中物理之传感器及其工作原理知识点
高中物理之传感器及其工作原理知识点传感器能够感受诸如力，温度，光，声，化学成分等物理量，并能把他们按照一定的规律转化为便于传送和处理的里一个物理量（通常是电流，电压等电学量)或转换为电路的通断.把非电学量转换为电学量，就可以很方便的进行测量，传输，处理和控制了。
传感器原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而它输出的通常是电学量,如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如图所示。
传感器应用的一般模式常见传感器的应用光敏传感器——火灾报警器1、光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。
2、光敏传感器的电阻随光照的增强而减小光敏电阻一般由半导体材料做成，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，于是导电性能明显增强。
温度传感器的应用-—电熨斗由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器,它可以把热信号转换为电信号进行自动控制。
（1)电熨斗的构造：（2)电熨斗的自动控温原理其内部装有双金属片温度传感器，如上图所示常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小．则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热。
温度降低后，双金属片恢复原状,重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用.熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度。
这是如何利用调温旋钮来实现的？常温下,上、下触点应当接触，当温度过高时，双金属片的膨胀系数不同,上层金属的膨胀系数大于下层膨胀系数，上层金属向下弯曲的厉害，从而使上、下触点分离.通过调温旋钮来调节升降螺丝的升降来实现不同温度的设定。
如需设定的温度较高，则应使升降螺丝下降；反之，升高。
测定压力的电容式传感器当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，从而引起电容的变化，如果将电容器与灵敏电流计、电源串联，组成闭合电路，当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大。
高中物理选修3-2-传感器及其工作原理
传感器及其工作原理知识元常见传感器的工作原理知识讲解传感器的工作原理1．概念：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
2．组成：一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成。
敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。
转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的，与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。
转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。
3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号。
4．工作流程：5．类别：最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成，它感受被测量时，直接输出电学量，如热电偶．有的传感器由敏感元件和转换器件组成，设有转换电路，如光电池、光电管等；有的传感器，转换电路不止一个，要经过若干次转换。
6．传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：（1）按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器。
（2）按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等。
7．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等。
例题精讲常见传感器的工作原理例1.传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件。
如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向左偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变大，则电流表指针向左偏D．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变小，则电流表指针向左偏例2.关于传感器，下列说法正确的是（）A．霍尔元件能把光学量转化为电学量B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．话筒中的传感器将电信号转化成声音信号D．传感器是把非电信号转换为电信号的主要元件例3.利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况。
高中物理选择性必修件第五章常见传感器的工作原理及应用
单摆实验
采用光电门传感器测量单摆的周 期，结合长度测量工具探究单摆
周期与摆长的关系。
创新性实验设计与实施
01
利用传感器设计自动化实验
如利用温度传感器和控制系统设计恒温实验，通过实时监测温度并自动
调节加热功率来保持温度恒定。02多 Nhomakorabea感器融合实验
将不同类型的传感器组合使用，实现多物理量的同时测量，如结合力传
利用磁阻效应，即磁场作用下物质电 阻发生变化的原理来检测磁场。
03
传感器在物理实验中的应用
测量物理量实验
力学量测量
使用力传感器测量力的大小和方 向，结合位移传感器可测量物体
的加速度、速度和位移等。
热学量测量
利用温度传感器测量物体的温度， 通过热电偶或热敏电阻将温度转换 为电信号进行处理。
光学量测量
02
常见传感器类型及工作原理
温度传感器
01 热电偶
利用两种不同金属在温度变化时产生的热电势来 测量温度。
02 热电阻
利用金属或半导体材料的电阻随温度变化的特性 来测量温度。
03 集成温度传感器
将温敏元件、信号调理电路和接口电路集成在同 一芯片上，实现温度的测量和数字化输出。
压力传感器
01 压阻式压力传感器
传感器分类
根据其工作原理和应用领域，传感器可分为多种类型， 如光传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器等 。
发展历程及现状
发展历程
传感器的历史可以追溯到20世纪初，当时主要用于工业自动化领域。随着科技的不断进步，传 感器的种类和性能得到了极大的提升，应用领域也不断扩展。
现状
目前，传感器已经广泛应用于各个领域，如工业、医疗、环保、交通、安防等。同时，随着物 联网、人工智能等技术的快速发展，传感器在智能家居、智慧城市等领域的应用也越来越广泛 。
2024年高考物理一轮复习 第13章 第4讲 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
第4讲传感器实验：利用传感器制作简单的自动控制装置目标要求 1.掌握制作传感器常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的基本特性及工作原理.2.探究传感器的工作原理及传感器应用的一般模式.3.能利用传感器制作简单的自动控制装置．考点一常见的传感器一、传感器及其工作原理1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．传感器应用的一般模式如图所示：2．传感器的核心元件(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分．(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分．(3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分．3．传感器的分类工作原理举例物理传感器利用物质的物理特性或物理效应感知并检测出待测对象信息力传感器、磁传感器、声传感器等化学传感器利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度转换为电信号离子传感器、气体传感器等生物传感器利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等二、常见敏感元件1．光敏电阻(1)特点：光照越强，电阻越小．(2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．2．热敏电阻和金属热电阻(1)热敏电阻热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线．(2)金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．(3)作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．3．电阻应变片(1)电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．(2)电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片．(3)电子秤的工作原理金属梁自由端受力F⇒金属梁发生弯曲⇒应变片的电阻变化⇒两应变片上电压的差值变化1．传感器是把非电学量转换为电学量的元件．(√)2．传感器只能感受温度和光两个物理量．(×)3．随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(×)4．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转换为电压信号．(√)霍尔元件的应用霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件．一般用于电机中测定转子的转速，如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等．(1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压(如图所示)．(2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡．(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中U H与B成正比，所以霍尔元(3)霍尔电压：U H＝k IBd件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．例1(2022·重庆卷·11)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系．实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻R T、可变电阻R1、电流表A、电压表V.(1)用加热器调节R T的温度后，为使电流表的示数仍为50.0μA，须调节________________(选填一种给定的实验器材)．当R T两端未连接电压表时，电流表示数为50.0μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻____________(选填“远大于”“接近”或“远小于”)R T阻值的电压表．(2)测得R T两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T的阻值随温度的平均变化率是____________kΩ·℃－1(保留2位有效数字)．答案(1)可变电阻R 1远大于(2)－1.2解析(1)由题知恒压直流电源E 的电动势不变，而用加热器调节R T 的温度后，导致整个回路的总电阻改变．而要确保电流表的示数仍为50.0μA ，则需控制整个回路的总电阻不变，故须调节可变电阻R 1.连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与R T 并联后R 总减小，则根据并联电阻的关系有R 总＝R T R V R T ＋R V ＝R T R T R V＋1，则要保证R 总不变，须将原电压表更换为内阻远大于R T 阻值的电压表．(2)实验设定恒定电流为50.0μA ，由题图可得温度为35.0℃时电压表的电压为1.6V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T1＝32kΩ；温度为40.0℃时电压表的电压为1.3V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T2＝26kΩ，则温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T 的阻值随温度的平均变化率是k ＝ΔR T Δt＝－1.2kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高R T 的阻值减小．例2为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)．(1)如图乙所示，电源电动势为3V ，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2V 时，控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0lx 时控制开关接通照明系统，则R 1＝________kΩ.(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源(E ＝3V ，内阻未知)，电阻箱(0～99999Ω)．实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S 1，将S 2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I ，图丁为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S 2与2相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I ，则光敏电阻的阻值为________kΩ(结果均保留3位有效数字)．答案(1)10(2)62.540.0解析(1)电阻R1和R0串联，有U1R1＝U0R0，U0＝2V，U1＝3V－2V＝1V，当照度为1.0lx时，电阻R0＝20kΩ，则R1＝10kΩ.(2)题图丁所示电阻箱读数为R2＝62.5kΩ，题图戊所示电阻箱读数R2′＝22.5kΩ，本题采用等效替代法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的总电阻相等，则有R2＝R0′＋R2′，所以R0′＝40.0kΩ.例3(多选)如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证U H随B的变化情况．以下说法正确的是(工作面是指较大的平面)()A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化答案ABD解析将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式U H＝kIB d知U H将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北方向时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面分量的大小发生变化，U H将发生变化，选项D正确．考点二实验：利用传感器制作简单的自动控制装置一、门窗防盗报警装置1．实验目的：了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置．2．电路如图所示．3．工作原理：闭合电路开关S，系统处于防盗状态．当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作．继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电．继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H 发声报警．干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关．4．实验器材干簧管SA、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻R、小磁体．5．实验步骤(1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作．用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作．(2)确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路．(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象．二、光控开关1．实验目的：了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关．2．电路如图所示．3．工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻R G的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮．当环境光比较弱时，光敏电阻R G的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L.4．实验器材发光二极管LED、晶体三极管VT、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻R G、集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸、小灯泡L.5．实验步骤(1)按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源．(2)让光敏电阻R G受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L 刚好不发光．(3)遮挡R G，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光．(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭．6．注意事项(1)安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装．(2)光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接．(3)如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察．例4在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：(1)图(a)为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2kΩ，R2＝1.5kΩ，R3＝4kΩ，R t为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图(b)所示．当a、b两点电势φa<φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为______℃，恒温箱内的电热丝加热时R t的取值范围为______．(2)有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率P R随温度t变化的图像如图(c)所示．该加热器向周围散热的功率为P Q＝k(t－t0)，其中t为加热器的温度，t0为室温(本题中取20℃)，k＝0.1W/℃.当P R＝P Q时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是________(填选项前的字母序号)．A．20～24℃B．32～36℃C．48～52℃D．60～64℃答案(1)25R t>3kΩ(2)70(68～72均可)B解析(1)由电路图可知，当满足R1R3＝R2R t时，即R t＝3kΩ时φa＝φb，此时由题图(b)可知温度为25℃，即恒温箱内的稳定温度为25℃；恒温箱内的电热丝加热时，R t的取值范围为R t>3kΩ；(2)P Q＝0.1(t－t0)(W)，P Q与温度t之间关系的图像如图；由图可知，当温度为70℃左右时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；由图可知，四个选项中，32～36℃时P R－P Q最大，即该过程用时最短，故选B.例5为了建设安全校园，某校物理教师带领兴趣小组的学生，利用光敏电阻和电磁继电器，为学校教学楼内所有楼梯口的照明灯安装了亮度自动控制装置．如图甲所示为他们设计的原理图，R0为光敏电阻(阻值随亮度的增加而减小)，R1为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成，R2为电磁铁的线圈电阻，K为单刀双掷开关．(1)为使楼内亮度降低到一定程度照明灯自动点亮，亮度升高到一定程度照明灯自动熄灭，单刀双掷开关应置于________(选填“a”或“b”)．(2)为了提升校园安全系数，使照明灯在不太暗的时候就点亮，滑动变阻器接入电路的电阻应____________(选填“调大”或“调小”)．(3)已知直流电路中的电流达到10mA时电磁继电器的衔铁正好会被吸下，R0从正午最亮到夜晚最暗的阻值变化范围为50～200Ω，R2约为5Ω，直流电源电动势E＝3V，内阻r约为1Ω，现有三个最大电阻阻值分别为100Ω、300Ω、3000Ω的滑动变阻器，为实现调控目标R1最好应选择最大阻值为________Ω的滑动变阻器．(4)兴趣小组同学想要对原设计进行改进，使亮度降低到一定程度触发衔铁吸下，请你在图乙的虚线框中用笔画线代替导线重新连接直流电路中c、d、e、f、g、h各点，以实现这一改进目标．答案(1)b(2)调大(3)300(4)见解析图解析(1)亮度降低R0变大，电流减小，电磁继电器力减小，衔铁被放开，此时照明灯应被点亮，所以单刀双掷开关应接b.(2)电磁继电器的衔铁被吸下或放开有一个电流的临界值，对应一个总电阻的临界值，所以滑动变阻器调得越大，对应R0的触发值越小，能使照明灯在不太暗的时候就点亮．(3)电动势为3V，触发电流为10mA，可得对应总电阻为300Ω.滑动变阻器选100Ω，R0可触发的阻值范围约为194～200Ω，范围太小，对应亮度太低；300Ω的阻值足够调控，对应R0触发值范围足够大；3000Ω阻值太大，对于某一亮度对应阻值的调节不精准．(4)为了实现“亮度降低到一定程度触发衔铁吸下”可让R0与电磁继电器并联，这样亮度降低时R0增大，电磁继电器中的电流增大，可触发衔铁被吸下，电路图如图．课时精练1.(多选)在如图所示的电路中，当用半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A ．在温度越高时，热敏电阻阻值越小B ．在温度越高时，热敏电阻阻值越大C ．半导体材料温度升高时，导电性能变差D ．半导体材料温度升高时，导电性能变好答案AD 解析由电流表的变化判断半导体的电阻的变化，温度升高时，电路中总电流增大，由闭合电路欧姆定律可知，总电阻减小，则温度升高，热敏电阻阻值减小，半导体材料导电性能变好，故A 、D 正确．2.(多选)霍尔元件的示意图如图所示，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则()A ．电势φa ＞φbB ．电势φb ＞φaC ．电流增大时，|φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势结果仍然一样答案AC 解析铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，故A 正确，B 错误；设前后板面间距为d ，因|φa －φb |＝U H ＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，故C 正确；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向b 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 错误．3．如图是利用太阳能给LED 路灯供电的自动控制电路的示意图．R 是光敏电阻，R 0是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH 接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF 接入电路，蓄电池给LED 路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是()A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间答案C解析日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，电流变大，衔铁被吸下，则当日光充足时光敏电阻R阻值减小，故A错误；电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；增大保护电阻R0，减小了电流，延长了照明时间，故C正确；LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误．4．(2022·河北卷·12)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图甲所示．选用的器材有：限温开关S1(手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合)；保温开关S2(当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合)；电饭煲的框架(结构如图乙所示)．自备元件有：加热电阻丝R(阻值为60Ω，用于加热煮饭)；限流电阻R1和R2(阻值均为1kΩ)；指示灯L1和L2(2.5V,0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭)；保险丝T.(1)按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________(多选)．A．按下S1，L1和L2均发光B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭(2)简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常．在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件．下列操作步骤的正确顺序是__________(填写各步骤前的字母)．A ．将选择开关旋转到“×100”位置B ．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点C ．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度D ．测量指示灯L 1两端的阻值E ．将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡操作时，将多用电表两表笔与L 1两端接触，若指针如图丙所示，可判断是________断路损坏；若指针如图丁所示，可判断是________断路损坏．(用电路中的元件符号表示)答案(1)CD (2)CABDE L 1R 1解析(1)按下S 1后L 2支路被短路，则L 2不会发光，A 错误；当锅内温度高于103℃时，S 1断开，而要温度降到70℃以下时S 2才会闭合，则此时L 2可能发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，并联的整体再和L 2、R 2串联，R L ≈10.42Ω，则回路中并联部分的电阻R 并≈56.64Ω则回路总电阻R 总＝1067.06Ω则回路总电流I 总＝220V R 总≈0.21A 则L 2一定发光，此时并联的整体的电压为U 并＝I 总R 并≈11.89V则流过L 1的电流为I L1＝U 并R L ＋R 1＝11.891000＋10.42A ≈0.012A 流过L 1的电流小于30mA ，则L 1熄灭，B 错误；由题知，S 2在锅内温度高于80℃时自动断开，锅内温度降到70℃以下时S 2自动闭合，C 正确；当锅内温度低于70℃时，S 2自动闭合，L 2支路被短路，则L 2不会发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，则此时流过L 1的电流为I L1′＝E R L1＋R 1＝2201000＋10.42A ≈0.218A ，此时流过L 1的电流大于30mA ，则L 1发光，D 正确．(2)多用电表的操作步骤为：调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度——机械调零；将选择开关旋转到“×100”位置——选挡；将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指计指向欧姆零点——欧姆调零；测量指示灯L1两端的阻值——测量；将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡——关闭多用电表．故正确顺序为CABDE.由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，若指针如题图丙所示，可看出L1两端有1100Ω左右的电阻，则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏；若指针如题图丁所示，可看出欧姆表的示数几乎为零，但由于R L＝10.42Ω，此时选用的是“×100”挡，则说明灯泡L1正常，则说明L1始终不亮的原因是R1断路损坏．5．(2023·四川遂宁市模拟)高速路入口都安装有称量汽车重量的地磅．如图甲所示是某工厂生产的小型地磅结构图和电路图，其中R是压敏电阻，质量m0＝500kg的秤台平放在压敏电阻上，被称汽车停放在秤台上．已知电路中电源电动势为26V、内电阻r＝10Ω，电流表量程为0.3A、内阻R A＝10Ω，滑动变阻器R′的最大阻值为500Ω.如图乙是压敏电阻的阻值R 随压力F变化曲线．某设计人员对电流表上刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操作．重力加速度g＝10m/s2.(1)断开开关S，撤去秤台上的汽车，把多用电表的旋钮旋到欧姆挡“×10挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，多用电表的表针指到如图丙所示位置，则压敏电阻R此时的电阻值为________Ω.(2)闭合开关S，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为0.10A，并在此处标注为0kg，则此时滑动变阻器R′接入电路的电阻值为________Ω；2500kg处应标注在________A处．(3)设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电动势略有减小、内电阻有所增大．他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电流表读数仍为0.10A，然后再去测量汽车的重量．您认为现在的测量值相比汽车真实重量________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)答案(1)160(2)800.13(3)偏小解析(1)欧姆挡选择“×10挡”，则阻值为16.0×10Ω＝160Ω.(2)当仅有秤台时，压敏电阻的阻值为160Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，解得R ′＝80Ω，2500kg 的物体在秤台上时，此时压力为(2500＋500)×10N ＝3×104N ，压敏电阻的阻值约为100Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I 1(R 1＋R ′＋R A ＋r )，解得I 1＝0.13A.(3)根据E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，可得R ＝E I－R ′－R A －r ，电池的电动势偏小，则相同的电流下，R 的阻值偏小，结合题图乙可知汽车的质量的测量值偏小．6．(2023·上海市模拟)力传感器是高中物理实验中常见的一种传感器，它通过敏感元件把待测力这一物理量转化为相应的电信号来进行测量．(1)如图(a)所示，R 1、R 2、R 3、R 4为四个完全相同的应变片，弹性梁在外力的作用下产生形变时，应变片随之被拉伸或压缩，拉伸时电阻值变大，压缩时电阻值变小．现将R 2、R 3两个应变片粘贴在弹性梁的上表面，R 1、R 4两个应变片粘贴在弹性梁的下表面．当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3的电阻值________，R 1、R 4的电阻值________(均选填“变大”“变小”或“不变”)．采用如图(b)所示的电路图测量电路，已知电源电动势为E ，内阻不计．每片应变片的初始电阻为R 0.当弹性梁右端受到外力作用，四个应变片电阻变化量的绝对值均为Δx ，则A 、B 两端的电压U AB ＝______.(2)如图(c)所示为半导体薄膜压力传感器的电阻值R 随压力F 变化的图线．读图可知，压力为1N 时该图像的斜率为__________kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为________kΩ/N.要使传感器对力的变化测量较为灵敏，应选择在区间__________(选填“1N ”或“5N ”)附近．答案(1)变大变小Δx R 0E (2)24 1.751N 解析(1)当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3拉伸，电阻变大，R 1、R 4压缩，电阻变小．R 1两端电压U 1＝R 0－Δx 2R 0E ，R 3两端电压U 3＝R 0＋Δx 2R 0E ，所以U AB ＝|U 1－U 3|＝Δx R 0E .(2)压力为1N 时该图像的斜率为k ＝58－102kΩ/N ＝24kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为kΩ/N＝1.75kΩ/N，要使传感器对力的变化测量较为灵敏，则压力改变量相同的k′＝26－128情况下，电阻变化大，即斜率大的更灵敏，故在1N附近．。
传感器工作原理(1)
传感器工作原理(1)引言概述：传感器是现代科技中广泛应用的一种设备，它可以将各种物理量转化为电信号，从而实现对环境的监测和控制。
本文将详细介绍传感器的工作原理。
一、传感器的基本原理1.1 物理量与电信号的转换传感器的基本原理是将感知到的物理量转换为电信号。
传感器通过内部的感知元件，如光敏元件、压力传感器或温度传感器，将物理量转化为电信号。
这些电信号可以是电压、电流或电阻等形式。
1.2 传感器的灵敏度传感器的灵敏度是指传感器对物理量变化的敏感程度。
传感器的灵敏度取决于感知元件的特性以及信号转换电路的设计。
灵敏度越高，传感器对物理量变化的响应越迅速和准确。
1.3 传感器的精度和误差传感器的精度是指传感器输出值与实际值之间的差异程度。
误差是指传感器输出值与实际值之间的偏差。
传感器的精度和误差受到多种因素的影响，如传感器的质量、环境条件和使用方式等。
二、传感器的工作原理2.1 光传感器的工作原理光传感器是一种将光信号转换为电信号的传感器。
它通过感知光的强度、波长或频率等特性，将光信号转换为电信号。
光传感器通常由光敏元件和信号转换电路组成。
2.2 压力传感器的工作原理压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的传感器。
它通过感知物体的压力变化，将压力信号转换为电信号。
压力传感器通常由弹性元件和信号转换电路组成。
2.3 温度传感器的工作原理温度传感器是一种将温度信号转换为电信号的传感器。
它通过感知物体的温度变化，将温度信号转换为电信号。
温度传感器通常由热敏元件和信号转换电路组成。
三、传感器的应用领域3.1 工业自动化传感器在工业自动化中起着至关重要的作用。
它们可以用于监测生产线上的温度、压力、湿度等参数，实现自动控制和优化生产过程。
3.2 智能家居传感器在智能家居中被广泛应用。
它们可以用于监测室内温度、湿度、光线等参数，实现智能调控和能源管理。
3.3 医疗设备传感器在医疗设备中起着重要的作用。
它们可以用于监测患者的心率、血压、体温等参数，帮助医生进行诊断和治疗。
高二物理关于传感器的应用知识点详解
高二物理关于传感器的应用知识点详解一、传感器的及其工作原理1、有一些元件它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或转换为电路的通断.我们把这种元件叫做传感器.它的优点是：把非电学量转换为电学量以后,就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了.2、光敏电阻在光照射下电阻变化的原因：有些物质,例如硫化镉,是一种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子增多,导电性变好.光照越强,光敏电阻阻值越小.3、金属导体的电阻随温度的升高而增大,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,且阻值随温度变化非常明显.金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差.二、传感器的应用一1.光敏电阻2.热敏电阻和金属热电阻3.电容式位移传感器4.力传感器将力信号转化为电流信号的元件.5.霍尔元件霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件.外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力,在导体板的一侧聚集,在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷,从而形成横向电场;横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板左右两例会形成稳定的电压,被称为霍尔电势差或霍尔电压.三、传感器的应用二1.传感器应用的一般模式2.传感器应用：力传感器的应用电子秤声传感器的应用话筒温度传感器的应用电熨斗、电饭锅、测温仪光传感器的应用鼠标器、火灾报警器四、传感器的应用实例：1、光控开关2、温度报警器五、传感器定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：能感受规定的被测量件并按照一定的规律数学函数法则转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
中国物联网校企联盟认为，传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。
传感器在新韦式大词典中定义为：从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件。
传感器高中物理知识点总结
传感器高中物理知识点总结一、传感器的原理传感器的原理是利用物理效应来检测环境中的物理量。
根据不同的物理效应，传感器可以分为多种类型，例如光电传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器等。
其中，光电传感器利用光电效应将光信号转化为电信号，压力传感器利用压阻效应将压力信号转化为电信号，温度传感器利用热敏效应将温度信号转化为电信号，湿度传感器利用湿敏效应将湿度信号转化为电信号。
二、传感器的分类根据传感器的工作原理和测量物理量的不同，传感器可以分为几类：1. 按测量物理量分类：包括光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、位移传感器等。
2. 按工作原理分类：包括电阻式传感器、电容式传感器、电磁式传感器、光电式传感器、热敏式传感器等。
3. 按输出信号类型分类：包括模拟传感器和数字传感器。
模拟传感器输出模拟信号，数字传感器输出数字信号。
4. 按应用领域分类：包括工业传感器、农业传感器、医疗传感器、环境传感器等。
三、传感器的工作原理传感器的工作原理主要包括三个过程：传感、转换和输出。
传感阶段是指传感器感知环境中的物理量；转换阶段是指传感器将感知到的物理量转化为电信号或其他形式的信号；输出阶段是指传感器将转换后的信号输出给监测系统或控制系统。
以温度传感器为例，它的工作原理是利用热敏效应。
当环境温度发生变化时，传感器内部的热敏材料也会发生相应的温度变化，从而改变材料的电阻值。
通过测量传感器的电阻值，可以得到环境温度的信息。
类似地，其他类型的传感器也有各自的工作原理。
四、传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用。
在工业领域，传感器被用于监测生产过程中的各种物理量，以保证生产的质量和效率；在农业领域，传感器被用于监测土壤湿度、气象等信息，从而帮助农民科学地种植作物；在医疗领域，传感器被用于监测患者的生命体征和病情，以帮助医生进行诊断和治疗；在交通领域，传感器被用于监测交通状况和行车安全等。
五、传感器的发展趋势随着科学技术的不断进步，传感器也在不断发展。
高中物理：传感器知识要点
高中物理：传感器知识要点要点一、传感器1.现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
2.传感器原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。
传感器原理如下图所示。
（非电学量］f（敏感元件）f （转换器件）—（转换电路）f （电学量）3.传感器的分类常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。
根据测量目的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类。
物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质（如电阻、电压、电容、磁场等）发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。
化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。
生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等。
要点二、光敏电阻光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量，一般随光照的增强电阻值减小。
要点诠释：光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光时，载流子（导电电荷）极少，导电性能不好，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。
要点三、热敏电阻和金属热电阻1.热敏电阻热敏电阻用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显。
如图为某一热敏电阻的电阻一温度特性曲线。
要点诠释：（1）在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数（）热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数（）热敏电阻器。
（2）热敏电阻器的应用十分广泛，主要应用于：①利用电阻一温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿。
传感器基本工作原理
传感器基本工作原理
传感器是利用物质的特性或状态变化来获取信息的器件或装置，是一种能够感受规定的被测量，并且能够将感受到的被测量转换成可用信号输出的装置。
传感器是现代电子技术、自动控制技术、信息处理技术、测量技术和计算机技术等多种技术交叉渗透的产物，它在工业生产、交通运输、国防建设和人民生活等方面都有广泛的应用。
传感器种类繁多，按其工作原理可分为：电阻式传感器、电感式传感器和光敏电阻型传感器。
其工作原理如下：
（1）电阻式传感器
电阻式传感器是利用弹性元件（如各种弹性梁、弹簧等）与被测物体产生位移，使其所在平面与弹性元件轴线间产生一定角度（如0°~90°）的位移，使弹性元件发生变形，在其两端产生
电压。
这种位移与电压之间的关系称为电阻原理，简称电阻定律。
这种原理制成的传感器主要有如下几种：
（1）应变式
应变式传感器是根据晶体材料在外力作用下发生变形，而引起晶体材料内部结构发生变化而使其性能发生变化这一原理制成的。
—— 1 —1 —。
传感器的原理及应用
传感器的原理及应用
传感器是一种能够感知和测量外界物理量的装置。
传感器的原理主要有以下几种：
1. 电阻性原理：利用物体的电阻变化来测量物体的某个物理量，如温度传感器、湿度传感器等。
2. 电容性原理：根据物体的电容变化来测量物体的某个物理量，如接近传感器、压力传感器等。
3. 压阻性原理：通过物体的压阻变化来测量物体的某个物理量，如力传感器、重量传感器等。
4. 光电性原理：利用光电效应来测量物体的某个物理量，如光电传感器、颜色传感器等。
5. 声电性原理：基于声音的变化来测量物体的某个物理量，如声音传感器、声压传感器等。
6. 磁敏性原理：根据物体的磁场变化来测量物体的某个物理量，如磁传感器、磁力传感器等。
传感器的应用很广泛，包括但不限于以下几个领域：
1. 工业自动化：用于测量、控制和监测生产过程中的各种物理量，如温度、压力、流量等。
2. 环境监测：用于监测大气、水质、土壤等环境参数，如空气质量传感器、水质监测传感器等。
3. 医疗健康：用于监测人体生理参数，如心率、血压、血氧浓度等。
4. 智能家居：用于实现家居自动化和智能化，如智能灯光、智能门锁、智能家电等。
5. 交通运输：用于车载系统和交通监测中，如车速传感器、停车传感器等。
总之，传感器在各个领域中都扮演了重要角色，提供了重要的数据支持和控制功能。
高中物理 第六章 传感器 第1节 传感器及其工作原理(含解析)2
第1节传感器及其工作原理1．传感器按照一定的规律把非电学量转化为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
2．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
4．电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量。
5．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
一、传感器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。
二、光敏电阻1．特点光照越强，电阻越小。
2．原因无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
3．作用把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
三、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线。
2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
四、霍尔元件1．霍尔元件如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E 、F 、M 、N ，它就成为一个霍尔元件。
霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
2．霍尔电压U H ＝k IB d(1)其中d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关。
(2)一个霍尔元件的厚度d 、霍尔系数k 为定值，再保持I 恒定，则U H 的变化就与B 成正比，因此霍尔元件又称磁敏元件。
1．自主思考——判一判(1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。
(×)(2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。
传感器工作原理及种类
传感器工作原理及种类传感器是指能够将被测量的物理量转换成电信号或其他可以识别的形式，并能够对其进行处理和传输的装置。
它们在工业、农业、医疗、能源等领域中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍传感器的工作原理和常见的传感器种类。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理可以归纳为以下几种方式：1.压阻效应原理：利用被测量物理量对电阻的影响。
例如压力传感器、重量传感器等。
2.压电效应原理：利用被测量物理量对压电体的机械应变引起电荷分离的影响。
例如压力传感器、加速度传感器等。
3.电感效应原理：利用被测量物理量对线圈感应电势的影响。
例如温度传感器、湿度传感器等。
4.光电效应原理：通过光电元件（如光敏电阻、光电二极管）对光信号的检测来实现对其它信息的测量。
例如光照传感器、颜色传感器等。
5.磁电效应原理：利用被测量物理量对磁场的影响。
例如磁力传感器、地磁传感器等。
6.超声波原理：利用超声波在介质中传播的特性进行测量。
例如液位传感器、距离传感器等。
二、传感器的种类根据被测量的物理量不同，传感器可以分为以下几类：1.温度传感器：用于测量物体的温度，常见的有热电偶、热电阻、红外温度传感器等。
2.压力传感器：测量物体的压力，例如压力传感器、压电传感器等。
3.光传感器：用于测量光的强度、颜色和位置，例如光照传感器、光敏电阻、光电二极管等。
4.加速度传感器：测量物体的加速度和振动，广泛应用于汽车、航空航天和运动健康领域等。
5.湿度传感器：测量空气中的湿度，例如湿度传感器、露点传感器等。
6.触摸传感器：通过感应人体接触来触发信号，例如触摸屏、电容触摸传感器等。
7.气体传感器：用于测量空气中的气体浓度，例如气体传感器、CO2传感器等。
8.流量传感器：测量液体或气体的流量，例如流量传感器、涡轮流量传感器等。
总结：传感器是将被测量的物理量转换成电信号或其他可以识别的形式，并对其进行处理和传输的装置。
其工作原理有压阻效应、压电效应、电感效应、光电效应、磁电效应和超声波原理等。
高中物理备课参考 传感器及其工作原理
第六章第一节传感器及其工作原理1. 传感器（1） 传感器是指能够感知诸如力、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成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
（2） 传感器的作用：传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
（3） 传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的2. 光敏电阻（1） 光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
（2） 光敏电阻受到光照时电阻会变小。
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。
（3） 光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
3. 热敏电阻和金属热电阻（1） 金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。
金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。
（2） 热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。
（3） 热敏电阻或金属热电阻都能够将热学量转化为电阻这个电学量。
电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。
4. 霍尔元件在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。
人们把这样的现象称为霍尔效应，所产生的电势差叫霍尔电压。
人们利用霍尔效应做成了霍尔元件。
霍尔电压，其决定式为。
式中为薄片的厚度，为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
一个确定的霍尔元件的d 、k 、为定值，再保持I 不变，则U H 的变化就与B 成正比。
这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
H IB U k d d k【例1】下图是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是（）A. 当R T的温度升高时，R T减小,A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B. 当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C. 当增大R T时，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D. 当增大R T时，A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣器会发出报警声答案：BC解析：当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂鸣器会发出报警声；当增大R T时，A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣器会发出报警声。
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第一节传感器及其工作原理1课时新授课
教学目标
1．知识与技能
了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；
认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理。
2．过程与方法
通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
3．情感、态度与价值观*Z*X*X*K]*科[来源:学体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。
通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
教学重点
认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
教学难点
光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
教学方法
实验法、观察法、归纳法。
教学手段
磁铁、干簧管、各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯、投影仪等
教学过程
一、引入新课
教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。
二、新课教学
1．什么是传感器
演示实验1：如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄
灭。
．
教师提问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？
学生猜测：盒子里有弹性铁质开关。
师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图（图2），了解元件“干簧管”的结构。
探明原因：当磁体靠近干簧管时，两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，电路导通，干簧管起到了开关的作用。
教师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。
演示实验2：教师出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。
教师提问：音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
学生猜测：在茶杯底部，所受压力发生改变。
实验探究：提起茶杯，用手压杯的底部，音乐并没有停止。
学生猜测：是由于光照强度的改变。
实验探究：用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的控制。
师生总结：现代技术中，我们可以利用一些元件设计电路，它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
我们把这种元件叫做传感器。
它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
．
教师提问：实验1中的干簧管是怎样的传感器，实验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器？
学生回答：干簧管是一个能感受磁场的传感器，音乐茶杯中所用的元件是能感受光照强度的传感器。
教师介绍：数字化信息系统实验室（Digital Information System Laboratory，简称：DISLab）
就是由“传感器+数据采集器+实验软件包+计算机”构成的新型实验系统。
该系统成功克服了传统物理实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合，在实验上收到了许多意想不到的成功。
投影展示：
:Z+xx+k.]来源[图3 DISLab系统构成
演示实验3：通过朗威DISLab数据采集器、位移传感器来观察简谐振动图象。
弹簧振子实验装置图4 图
图5 弹簧振子振动图线
2、认识一些制作传感器的元器件
（1）光敏电阻
学生实验1：学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测量一只光敏电阻的阻值，实验分别在暗环境和强光照射下进行。
学生总结实验结果：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小。
师生总结：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
教师简单介绍：光敏电阻在光照射下电阻变化的原因。
有些物质，例如硫化镉，
是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
（2）热敏电阻和金属热电阻
教师提问：金属导体的导电性能与温度有关吗？关系如何？
学生回答：金属导体的电阻随温度的升高而增大，如白炽灯钨丝的电阻在正常工
作情况下比常温下的电阻大得多。
演示实验4：如图6所示，AB间接有一段钨丝（从旧日光灯管中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时，灯泡亮度明显变暗。
学生探究：钨丝的电阻随温度的升高而增大。
师生总结：用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
如前面已经学过的用金属铂可制作精密的电阻温度计。
．
学生实验2：学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测一只热敏电阻的阻值。
第一次直接测量，第二次用手心捂住热敏电阻再测量，记录两次测得的电阻值。
学生探究：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常明显。
师生总结：半导体热敏电阻也可以用作温度传感器。
师生总结比较：金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
（3）霍尔元件
教师介绍：霍尔元件是在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。
若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压U。
师生讨论：霍尔元件的上的电压U与电流I、磁感应强度B的关系，设霍尔，则当薄片中载流子达到稳定状态时，，即，厚为d元件长为a，宽为
b （为霍尔系数），所以。
因，即，又因此，我们就可以根据电压U的变化得知磁感应强度的变化。
师生共析：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
演示实验5：利用朗威DISLab数据采集器、霍尔元件观察通电螺线管内部磁感
应强度的大小分布规律。
[来源学+科+Z+X+X+K]
8 磁感应强度测定的实验装置图图9 磁感应强度分布图线图三、小结传感器是指一些能把光、力、温度、磁感应强度等非电学量转化为电学量或转换为电路的通断的元器件，它在生活、生产和科技领域有着非常广泛的应用。
日本把传感器技术列为上世纪八十年代十大技术之首，美国把传感器技术列为九十年代的关键技术，而我国有关传感器的研究和应用正方兴未艾……
四、作业
1．观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？
2．实验设计：用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。
教学反思
本节课依据学生的认知规律组织教学，引入新课从生活实例入手，设置悬念，提出问题，激发学生兴趣，增强学生的求知欲；在进行“什么是传感器”的教学中注重实验探究，引导学生从两个实验的探究中加以归纳，并通过DISLab系统显示传感器的优越性，让学生了解把非电学量转化为电学量的技术意义；在对光敏电阻、热敏电阻和热电阻、霍尔元件这些制作传感器的元器件教学中，注重将教师演示实验与学生动手实验相结合，注重理论与实践相结合。
整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，注意培养学生的自主、合作、探究能力，注意从生活走向物理，从物理走向生活，以此增进学生的学习能力和科学素养。
[来源:]板书设计
传感器及其工作原理[来源:ZXXK]一、传感器
二、元器件
1、光敏电阻
2、热敏电阻和金属热电阻
3、霍尔元件。