高中物理 4.1-4.2 传感器的原理 探究热敏电阻的温度特性曲线课件 沪科版选修3-2

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测一测
金属铂的电阻值对温度高低非常敏感,图中可能表示金属铂电阻的 U-I 图线是( )
解析 :金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感,电阻随温度的升高而增 大 ,在一定温度下其 U-I 图线是非线性的且图线上各点求得的电阻随 I(或 U)的增大而增大,故选项 B 正确。 答案 :B
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一、什么是传感器
传感器是通过测量外界的物理量、 化学量或生物量来捕捉和识别信息, 并将被测量的非电学量转换成电学量的装置。它一般包括敏感元件与转换 电路,如图所示。
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二、探究传感器的原理
1 .研究光敏电阻的导电特性:光敏电阻是利用阻值随光照强度的变化 而变化的材料制成的,一般具有这种特性的是半导体材料,有的半导体材料 在光照的情况下会产生电压,可制成光电池。 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。 2 .热敏电阻:由半导体材料制成,有两种热敏电阻,一种是负温度系数的, 它的电阻随温度的升高而减小,像 NTC 热敏电阻;另一种是正温度系数的, 它的电阻随温度的升高而增大,像 PTC 热敏电阻。
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2 .三类传感器的异同 (1)相同点:都能将感受到的非电学量信息转换成电学量,都是利用敏感 元件的某种敏感效应制成的。 (2)不同点:三类传感器的工作原理不同,所利用的敏感元件的敏感效应 不同。能够检测的检测量不同。 生物传感器与物理传感器和化学传感器的最大区别在于生物传感器 的感受器中含有生命物质。
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探究一
探究二
探究三
题后反思
传感器是将所感受到的一种物理量转换成便于检测的另一种物理量 的器件。 传感器:非电学量→传感器→电学量
角度 位移 速度 压力 温度 湿度
最新中小学教案、试题、试卷、课 件 换能器:一种形式的能量 另一种形式的能量 14
电压 →传感器→ 电流 电阻
第4章 传感器 与现代社会
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4.1 传感器的原理 4.2 探究热敏电阻的 温度特性曲线
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学习目标 思维脉络 1.知道什么是传感器;理解传感器的工 作原理。 2.了解光敏电阻、热敏电阻和金属电 阻的特性及其制作传感器原件的工作 原理。 3.通过实验的方式获得对传感器的感 性认识,会探究热敏电阻的温度特性 曲线。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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三、传感器的类型
1 .根据检测量划分的三类传感器 (1)物理传感器 ①敏感元件:被测物理量变化时,敏感元件的电学量(如电阻、电压、电 容等)会发生明显变化。 ②工作原理:利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关的信 息。 ③实例:如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等。 (2)化学传感器 ①敏感元件:敏感元件能把物质的成分、深度等化学量转换为电学量。 ②工作原理:利用化学反应识别和检测信息。 ③实例:如气敏传感器、湿敏传感器等。 (3)生物传感器 ①工作原理:利用生物体组织的各种生物、 化学与物理效应识别和检测 信息。 6 最新中小学教案、试题、试卷、课 ②实例:如免疫传感器、抗原抗体传感器、酶传感器等。 件
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探究一
探究二
探究三
传感器的工作原理 问题导引
当你走近自动门时,为什么门会自动打开?电饭煲为什么能自动加热和 保温食物而不把食物烧焦?为什么电梯的两门靠拢接触到人体时,门又会自 动打开而不会伤人? 提示以上现象都归功于“传感器”。
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名师精讲
传感器感受的通常是非电学量,而它输出的通常是电学量,不过这些输 出信号往往是非常微弱的,一般需要经过放大后,再输送给控制系统产生各 种控制动作。其工作过程如图所示。 非电学量 → 敏感元件 → 转换元件→ 转换电路 →电学量 ↑ ↑ 辅助电源 (1)非电学量:如位移、力、温度、光、声、化学成分、浓度、酸碱度 等。 (2)敏感元件:是传感器的核心,相当于人的感觉器官,能直接感受被测 量的非电学量并将其转换成与被测量的非电学量有一定关系的易于测量 的物理量。 (3)转换元件:通常不能直接感受被测量的非电学量,而是将敏感元件输 出的物理量转换为电信号输出。 (4)转换电路:将转换元件输出的电信号转换成易于测量的电学量。 12 最新中小学教案、试题、试卷、课 件 (5)电学量:如电压、电流、电阻等。
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四、热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻 特点 金属热电阻 电阻率随温度的升 电阻率随温度的 高而减小 升高而增大 制作材料 半导体 金属 化学稳定性好, 优点 灵敏度好 测量范围大 将温度这个热学量转换为电阻这个电 作用 学量
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3 .常见的传感器及其工作原理
传感器 硅光电池 光电二极管 输入量 输出量 光 电压 光 电压 电压(电 湿敏电阻 湿度 阻) 话筒 声音 电流 加速度传感器 加速度 电压 电流(电 测速发电机 速度 压) 热电偶 温度 电压 酒精气体 酒精气 电阻 传感器 体 工作原理 光电效应 光电效应 感湿材料受 湿电阻变化 电磁感应 电磁感应 电磁感应 热电效应 化学反应后引 起电阻变化
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例题 1
(多选 )随着科学技术的进步,社会的发展,人们研制了各种传感器,这使 人们获取信息的领域更宽广、更深入,下列关于传感器的说法正确的是 ( ) A .传感器是一种联络、传递感情的设备 B.传感器是一种感知、探测物理量的工具 C.传感器测量的不一定是物理量,也可以是化学量或生物量 D.传感器是将被测量的非电学量转换成电学量 点拨 :传感器是借助敏感元件将非电学量转化为电学量的装置。 解析 :传感器是通过敏感元件将外界的物理量、 化学量或生物量等非电 学量转换成电学量的装置,所以它一般包括敏感元件(也就是探测器)和转 换电路。 答案 :CD