教科版高中物理选修3-2:温度传感器和光传感器
高中物理课时跟踪检测十一传感器温度传感器和光传感器教科版选修3_2
课时跟踪检测(十一)传感器温度传感器和光传感器1.下列关于传感器的说法正确的是( )A.话筒是一种常用的传感器,其作用是将电信号转换为声音信号B.在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中只有声音传感器C.光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D.电子秤中所使用的测力装置是温度传感器解析:选C 话筒是一种常用的传感器,其作用是将声音信号转换为电信号,故A错误。
在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中既有声音传感器,又有光传感器,故B错误。
光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化,故C正确。
电子秤中所使用的测力装置是压力传感器,故D错误。
2.下列应用了温度传感器的是( )A.商场里的自动玻璃门B.夜间自动打开的路灯C.自动恒温冰箱D.楼梯口在夜间有声音时就亮的灯解析:选C 商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器,A错误;夜间自动打开的路灯是利用了光传感器,B错误;自动恒温冰箱是利用了温度传感器,C正确;夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器,D错误。
3.如图1所示,在电路中接一段钨丝,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,根据钨丝的上述特性,可用钨丝来制作一个温度传感器,下面的说法中不正确的是( )图1A.该传感器利用了钨丝的物理性质B.该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性C.该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)D.该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)解析:选D 由题目中的实验现象可知,钨丝的电阻随温度的升高而增大,随温度的降低而减小,利用该特性可以制成温度传感器,传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
故A、B、C正确,D错误。
4.(多选)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强阻值越大,为探测磁场的有无,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图2所示电路,电源的电动势E和内阻r不变,在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光,若探测装置从无磁场区域进入强磁场区,则( )图2A.电灯L变亮B.电灯L变暗C.电流表示数减小 D.电流表示数增大解析:选AC 探测装置从无磁场区进入强磁场区时,电阻变大,则电路的总电阻变大,根据I=ER总可知总电流变小,所以电流表的示数减小,根据U=E-Ir,可知I减小,U增大,所以灯泡两端的电压增大,所以电灯L变亮,故A、C正确。
3.1传感器-3.2温度传感器和光传感器 学案(2020年教科版高中物理选修3-2)
3.1传感器-3.2温度传感器和光传感器学案(2020年教科版高中物理选修3-2)1传感器传感器2温度传感器和光传感器温度传感器和光传感器学科素养与目标要求物理观念1.知道什么是传感器,知道其将非电信息转换成电信息的意义.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科学思维通过对含温度传感器.光传感器的电路分析,体会传感器在电路中的作用科学探究通过多种渠道收集传感器的信息,进行交流展示,感受传感器技术在信息时代的作用与意义一.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NTC型电阻值随温度升高而减小PTC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1xx扬州市邗江区高二下学期期中关于传感器,下列说法正确的是A所有传感器都是由半导体材料制成的B金属材料也可以制成传感器C传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D水银温度计是一种传感器答案B 解析传感器材料分半导体材料.陶瓷材料.金属材料和有机材料,所以A错误;金属材料也可以制成传感器,所以B正确;传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,所以C错误;水银温度计根据热胀冷缩来测量温度,不是传感器,所以D错误例2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.温度传感器如图所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将多用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,可控制电路的通断应用日光灯启动器,电机.电冰箱保护等2热电阻传感器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RR01t的规律变化为温度系数,R0为t0时导体的电阻应用测温度.测流量等3热敏电阻传感器原理半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化应用测温.温度控制或过热保护等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3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图3A电容器C的带电荷量增大B电压表的读数增大C电容器C两极板间的电场强度减小DR1消耗的功率增大答案AB解析当环境温度降低时,R2变大,电路的总电阻变大,由IER总知I变小,又UEIr,电压表的读数U增大,B正确;又由P1I2R1可知,R1消耗的功率P1变小,D错误;电容器两极板间的电压U2UU1,U1IR1,可知U1变小,U2变大,由场强EU2d,QCU2可知,Q.E都增大,故A正确,C错误三.光传感器如图所示为光电式烟尘浓度计的原理图,请阅读教材,然后简述其工作原理答案光源1发出的光线经半透半反镜3,分成两束强度相等的光线一路光线直接到达光电转换电路7上,产生作为被测烟尘浓度的参比信号另一路光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上,其中一部分光线被烟尘吸收或散射而衰减,烟尘浓度越高,光线的衰减量越大,到达光电转换电路6的光就越弱两路光线分别转换成电压信号U1.U2,如果U1U2,说明被测的光路上没有烟尘;相反,如果U1.U2相差较大,说明烟尘较大,因此可用两者之比,算出被测烟尘的浓度例4多选如图4所示,R1.R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当入射光强度增大时图4A电压表的示数增大BR2中电流减小C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大答案ABC解析当入射光强度增大时,R3阻值减小,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知,干路电流增大,R1两端电压增大,从而电压表的示数增大,同时内电压增大,故电路的路端电压减小,A项正确,D项错误因路端电压减小,而R1两端电压增大,故R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大,故小灯泡的功率增大,C项正确学科素养通过例3.例4的分析,进一步熟悉传感器在电路中的作用,了解各种传感器的工作原理,掌握含有热敏电阻.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增加是增大还是减小2分析整个回路的电阻.电流的增减3分析部分电路的电压.电流如何变化通过这样的提炼和升华,很好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养1对传感器的理解许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮,人走即灭”,其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器,下面有关该传感器的说法中正确的是A该传感器能够测量的物理量是位移和温度B该传感器能够测量的物理量是位移和光强C该传感器能够测量的物理量是光强和声音D该传感器能够测量的物理量是压力和位移答案C解析楼道中安装了自动灯光控制系统,白天灯不亮,和光传感器有关;晚上有人经过时,灯自动亮起来,与声音有关,是声传感器,所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音,C正确2光敏电阻的特性如图5所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,R和L之间用挡板未画出隔开,LED为发光二极管电流越大,发出的光越强,且R与LED间距不变,下列说法中正确的是图5A当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大B当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小C当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变D无论怎样移动滑动触头P,L消耗的功率都不变答案A解析滑动触头P左移,滑动变阻器接入电路的电阻减小,流过二极管的电流增大,从而发光增强,使光敏电阻R的阻值减小,流过灯泡的电流增大,L消耗的功率增大3热敏电阻的特性xx如东中学阶段性检测某温控电路的原理如图6所示,RM是负温度系数的热敏电阻,R 是滑动变阻器,某种仪器要求在1527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图6A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备启动时的临界温度答案D解析环境温度降低时,RM的阻值变大,A错误;环境温度升高,RM的阻值减小,Uab变小,B 错误;滑片向下移动,回路电流减小,Uab变小,C错误;调节滑片位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度,D正确.。
高二物理教科版3~2课件3.1-3.2 传感器 温度传感器和光传感器
传感器
1.传感器 2.温度传感器和光传感器
在流感高发的季节,许多场合都使用了非接触式红外测温仪.那么非接触 式红外测温仪使用了什么传感器?在使用过程中相比接触式测温仪有什么 优点?
1.了解传感器的概念、结构及各部分的作用,感受传感器在信息时代的应 用. 2.通过实验感知半导体热敏电阻的热敏特性,了解干簧管的构造及作用. 3.了解温度传感器与光传感器常用的敏感元件及其他的热敏性能,了解温 度传感器与光传感器在生活、生产中的应用.
探究二
【例题 2】 关于干簧管,下列说法正确的是( A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C.干簧管接入电路中相当于开关的作用
探究一
探究二
点拨:光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小,随光照强度的减弱而 增大. 解析:本题考查了光敏电阻的特性及电路分析知识.电源电压恒定,也就 是说,并联电路两端的电压恒定,当滑动触头向左移动时,发光二极管发光变 强,光敏电阻的电阻变小,所以电流变大,则 L 的功率变大. 答案:A 反思:搞清光敏电阻的特点和注意电源电压是恒定的是解决本题的关键.
探究一
探究二
探究一
半导体的导电原理是什么
半导体热敏、 光敏电阻随着温度和光照情况的不同,电阻会发生明显的变化, 这其中的原理是什么呢?下面,我们以硅原子为例作一简单分析.
探究一
探究二
如图所示是硅原子排列示意图,每个原子的最外层有 4 个电子.由于热 运动或其他原因,其中极少数电子可能获得较大的能量,挣脱原子的束缚而 成为自由电子.这样,在原来的地方就留下一个空位,称为“空穴”.空穴相当 于一个正电荷.当这个空穴由附近原子中的电子来填补时,就出现了一个新 的空穴,这种变化相当于空穴在移动. 如果有了外电场,自由电子和空穴会向相反的方向做定向移动,于是在 半导体中形成了电流.自由电子和空穴都叫作载流子. 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,于是导电性能明显地增强.
【精选课件】教科版高中物理选修3-2第3章第2讲《温度传感器和光传感器》课件.ppt
图线1是金属热电阻的图线,灵敏度低 图线2是热敏电阻的图线
对点练习
温度传感器的应用
2.图是一火警报警器的部分电路 示意图.其中R2为用半导体热敏材 料制成的传感器,电流表为值班室 的显示器,a、b之间接报警器.当 传感器R2所在处出现火情时,显示 器的电流I,报警器两端的电压U的 变化情况是( )
4.如图所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图,A为 光源,B为光电接收器,A、B均固定在小车上,C为小车的车轮.车轮转动 时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并 转换成电信号,由电路记录和显示.若实验显示单位时间的脉冲数n,累积 脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是 ________车__轮__的__半__径__R_和__齿__轮__的__齿__数__P__________________________,
小车速度的表达式为v=2_π_R__n_/P____;行程的表达式为s=____2_π_R_N__/P___.
单位时间内齿轮转动圈数为n/P 则有v=2πRn/P 车轮转动的累积圈数为N/P 则有s=2πRN/P
再见
课堂讲义
温度传感器和光传感器
例3 在街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜
晚亮,白天熄,它们是利用半导体的电学特性制
成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,
这是利用半导体的( )
A.压敏性
B.光敏性
C.热敏性
D.三种特性都利用
利用了半导体的光敏性 夜晚电阻大,白天电阻小
课堂讲义
例4 如图所示,电源两端的电压恒 定,L为小灯泡,R为光敏电阻, LED为发光二极管(电流越大, 发出的光越强),且R与LED间 距不变,闭合开关S后,下列说 法中正确的是( ) A.当滑动触头P向左移动时, L消耗的功率增大 B.当滑动触头P向左移动时, L消耗的功率减小 C.当滑动触头P向右移动时, L消耗的功率可能不变 D.无论怎样移动滑动触头P, L消耗的功率都不变
高中物理温度传感器和光传感器教学案教科版选修3_2
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
方法突破
PPT课件,演示实验,讲授
准备课前
预案
二次备课
设计意图
(一)引入新课
师:上节课我们学习了传感器及其工作原理。传感器是能够感知诸如力、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,或转化为电路通断的一类元件。那么今天来学习下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各有什么样的特性,及工作原理。
学生回答:
(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、金属导线
2、热敏电阻
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?
二:1.光敏电阻
【演示实验】比较光敏电阻在不同光照条件下的电阻之不同
空穴和自由电子的形成,是由于光照和温度升高载流子获得能量
现象:光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。普通电阻则不会发生变化。
问题:
(1)光敏电阻的电阻率与什么有关?
(2)光敏电阻受到光照时会发生什么变化?怎样解释?
(3)光敏电阻能够将什么量转化为什么量?
(3)热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量。
问题:如图,当被测物体左右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动,如果测出了电容的变化,就能知道物体位置的变化,用什么方法可以检测电容的变化?
教科版高中物理选修3-2学案:第三章 传感器1传感器 温度传感器和光传感器含答案
学案1 传感器 温度传感器和光传感器[学习目标定位] 1.知道传感器的定义,理解其工作原理.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.1.用多用电表测电阻时,首先选择欧姆挡,然后进行欧姆调零,指针指在表盘的中值附近测得的阻值较准确.2.电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越小,导电性能越好,定义式为ρ=RS l. 3.平行板电容器的电容C =εr S4πkd.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.结构:由敏感元件和处理电路组成. 二、敏感元件的原理敏感元件就其感知外界信息的原理而言,可分为如下几类: 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. 三、温度传感器1.热双金属片温度传感器:针对热双金属片对温度的感知表现为形变的特性,常常用在温度控制装置中.2.热电阻传感器:电阻与温度关系为R =R 0(1+θt ). 3.热敏电阻传感器:(1)NTC热敏电阻:温度升高,电阻减小.(2)PTC热敏电阻:温度升高,电阻增大.四、光传感器1.原理:有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.应用:光电式烟尘浓度计、光电式转速表.一、传感器[问题设计]在现代生活中,我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利,如马路上的路灯夜晚发光白天自动熄灭;当你走近自动门时它会自动打开,当你离开时它会自动关闭;电冰箱启动后,会自动控制压缩机工作,使冰箱内保持所设定的低温……,这其中的“机关”是什么?答案在这些电路中分别安装了不同的传感器.[要点提炼]1.各种传感器的作用都是把非电学量转换成电学量.2.传感器的结构电信息――→→处理电路――→3.敏感元件能直接感受非电信息,并把其变换成易于测量的物理量,形成电信号.常见的敏感元件有力敏元件、光敏元件、热敏元件、磁敏元件、气敏元件等.4.处理电路能把微小的信号进行放大,并除去干扰信号,使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量.二、敏感元件的原理[问题设计]1.如图1所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若在R t上擦一些酒精,表针将如何摆动?若用吹风机将热风吹向电阻,表针将如何摆动?图1答案由于酒精蒸发,热敏电阻R t温度降低,电阻值增大,指针应向左偏;用吹风机将热风吹向电阻,电阻R t温度升高,电阻值减小,指针将向右偏.2.如图2所示连接电路.把磁铁靠近或远离干簧管,观察电路中所发生的现象.你认为干簧管起了什么作用?图2答案把磁铁靠近干簧管时,簧片在磁场的作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁.当磁力大于簧片的弹力时,两者紧密地接触,电路连通,灯亮.因此,干簧管串联在电路中就成为一个由磁场控制的开关.[要点提炼]1.热敏电阻是用半导体材料制成的,它具有电阻随温度灵敏变化的特性,可以实现对温度的测量.2.干簧管是一种能感知磁场的敏感元件,在电路中的作用就是个由磁场控制的开关.三、温度传感器[问题设计]如图3所示为电熨斗的构造,其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属.图3(1)常温下,电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的?当温度过高时双金属片将怎样起作用?(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度,这是如何利用调温旋钮来实现的?答案(1)常温时,电熨斗的上、下触点接触,这样电熨斗接通电源后能进行加热.当温度过高时双金属片膨胀,因上层的热膨胀系数较大,故上层膨胀的厉害,双金属片向下弯曲,弯曲到一定程度后,两触点分离,电路断开,电热丝停止加热;当温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热.(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,也就是要求双金属片弯曲程度较大时,两触点分离,所以应使调温旋钮下旋.反之熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度,应使调温旋钮上旋.[要点提炼]1.热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后组成.它对温度的感知表现为热双金属片的形变,可以用它控制电路的通断.2.热敏电阻:用半导体材料制成.按热敏电阻阻值随温度变化的规律,热敏电阻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.3.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,金属丝也可以制作成温度传感器,称为热电阻.4.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.金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差.四、光传感器1.自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了红外光传感器.2.在环境监测、火灾报警等装置中通常利用光电式烟尘浓度计工作.3.在工农业生产、交通运输等行业中较多地采用光电式转速表进行转数的测量.一、对传感器的认识例1如图4是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.图4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.(1)你认为电压表应该接在图中的________两点之间,按照你的接法请回答:当油箱中油量减少时,电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”).(2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之间,当油量变化时,电压表的示数变化有何不同?解析(1)由题图可知当油箱内液面高度变化时,R的金属滑片将会移动,从而引起R两端电压的变化.当油量减少时,R的数值会增大,电路中的电流会减小,c、d间的电压会减小.当把电压表接在c、d两点间,电压表示数减小时,表示油量在减少.(2)①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.②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.答案(1)c、d减小(2)见解析二、对热敏电阻的认识及应用例2如图5所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图.图5(1)为了通过测量得到图示的I -U 关系的完整曲线,在图6甲、乙两个电路中应选择的是图________;简要说明理由:________________________________________________ ________________________________________________________________________. (电源电动势为9 V ,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100 Ω)图6(2)在图丙所示电路中,电源电压恒为9 V ,电流表读数为70 mA ,定值电阻R 1=250 Ω.由热敏电阻的I -U 关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为________ V ;电阻R 2的阻值为________ Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子:______________________________________. 解析 (1)应选择图甲,原因是图甲所示电路电压可从0调到所需电压,调节范围较大(或图乙所示电路不能测得0附近的数据). (2)根据欧姆定律可得I 1=U R 1=9250A =0.036 A所以I 2=I -I 1=0.07 A -0.036 A =0.034 A. 由热敏电阻的I -U 关系曲线可知, 当I =0.034 A =34 mA 时,U T =5.2 V所以R 2=U -U T I 2=9-5.20.034 Ω≈111.8 Ω.答案 (1)甲 原因见解析 (2)5.2 111.8(3)热敏温度计(提出其他实例,只要合理均对)三、对光传感器的认识及应用例3如图7所示为光电式烟尘浓度计的原理图,试说明其工作原理.图7解析光源1发出的光线经半透半反镜3,分成两束强度相等的光线.一束光线直接到达光电转换电路7上,产生作为被测烟尘浓度的参比信号.另一束光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上,其中一部分光线被烟尘吸收或因散射而衰减,烟尘浓度越高,光线的衰减量越大,到达光电转换电路6的光就越弱.两路光线分别转换成电压信号U1、U2,如果U1=U2,说明被测的光路上没有烟尘,相反,如果U1、U2相差较大,说明烟尘浓度较大,因此可用两者之比,算出被测烟尘的浓度.答案见解析例4如图8所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当入射光强度增大时()图8A.电压表的示数增大B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大解析当光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,即电压表的示数增大,同时内电压增大,故电路的路端电压减小,A项正确,D项错误.由路端电压减小,而R1两端电压增大知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确.结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大,故小灯泡的功率增大,C项正确.答案ABC1.(对传感器的认识)关于传感器,下列说法正确的是()A.所有传感器都是由半导体材料制成的B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D.水银温度计是一种传感器答案 B解析大多数传感器是由半导体材料制成的,某些金属也可以制成传感器,如金属热电阻,故A错,B对;传感器将非电学量转换为电学量,因此传感器感知的应该是“非电信号”,故C错;水银温度计能感受热学量,但不能把热学量转化为电学量,因此不是传感器,故D 错.2.(对电容式传感器的认识)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置,由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而又可推出另一物理量的值.如图9所示是四种电容式传感器的示意图,关于这四种传感器的作用,下列说法不正确...的是()图9A.甲图的传感器可以用来测量角度B.乙图的传感器可以用来测量液面高度C.丙图的传感器可以用来测量压力D.丁图的传感器可以用来测量速度答案 D解析甲图角度变化能导致极板正对面积变化;乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化;丙图F变化能导致极板间距变化;丁图中位置变化导致电介质变化.所以,甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的物理量.故选D.3.(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)如图10所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,R T为负温度系数热敏电阻,R G为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡L正常发光,由于环境改变(光照或温度),发现小灯泡亮度变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是()图10A.温度不变,光照增强B.温度升高,光照不变C.温度降低,光照增强D.温度升高,光照减弱答案AC4.(对光传感器的认识)烟雾散射火灾报警器使用的是()A.光传感器B.温度传感器C.红外传感器D.超场波传感器答案 A解析烟雾散射火灾报警器是烟雾进入报警器后,光被散射,照到报警器中的光传感器上,使电路接通,报警器工作,发出警报,A对,B、C、D错.题组一对传感器的认识1.传感器担负着信息采集的任务,它可以()A.将力学量(如形变量)转变成电学量B.将热学量转变成电学量C.将光学量转变成电学量D.将电学量转变成力学量答案ABC解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件.故选项A、B、C对,选项D错.2.关于干簧管,下列说法正确的是()A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C.干簧管接入电路中相当于开关的作用D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案CD解析干簧管能感知磁场,是因为当两个簧片所处位置的磁场方向相同时,两个簧片被磁化而接通,所以是做开关来使用的,当磁场靠近或远离的时候,就会实现闭合或断开.3.如图1所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制成的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极.在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,从而使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()图1A.距离变化B.正对面积变化C.电介质变化D.电压变化答案 A解析振动膜前后振动,使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化,从而将声音信号转化为电信号.题组二对热敏电阻、金属热电阻的认识及电路分析4.如图2所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图,现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是()图2A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显答案 C解析如果R为金属热电阻,则读数变大,但不会非常明显,故A、B均错;如果R为热敏电阻,读数变化非常明显,故C对,D错.5.如图3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()图3A.R1两端的电压增大B.电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联,与电源构成闭合电路,当温度降低时,热敏电阻R2电阻值增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯泡L两端的电压增大,灯泡的亮度变强,R1两端的电压减小,故只有C正确.题组三对光传感器的认识及电路分析6.遥控器能调换电视机频道,利用的是光传感器.下列属于应用这类传感器的是() A.红外报警装置B.金属电阻温度计C.电子电路中使用的“干簧管”D.霍尔元件答案 A解析红外报警装置是利用的光敏电阻制成的光传感器,A正确;金属电阻温度计是利用的热敏电阻制成的传感器,B错误;干簧管利用的热敏电阻,C错误;霍尔元件利用的是霍尔效应,D错误.7.街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的()A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用答案 B解析灯要求夜晚亮、白天熄.则白天有光,黑夜没有光,则是由光导致电路的电流变化,所以电路中光传感器导致电阻变化,实现自动控制,因此是利用半导体的光敏性,故选B. 8.如图4所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是光敏电阻(光照增强时电阻变小),下列说法中正确的是()图4A.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小B.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大C.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小D.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关,光照强度越大,光敏电阻阻值越小.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻阻值变小,电路中电流变大,电源内阻上的电压变大,路端电压变小,所以电压表读数变小,选项A正确;相反,当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电路中电流变小,电源内阻上的电压变小,路端电压变大,所以电压表读数变大,选项D正确.9.如图5所示,R3是光敏电阻(光照时电阻变小),当开关S闭合后,在没有光照射时,a、b 两点等电势.当用光照射电阻R3时,则()图5A.a点电势高于b点电势B.a点电势低于b点电势C.a点电势等于b点电势D.a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻,当有光照射时电阻变小,R3两端电压减小,故a点电势升高,因其他电阻的阻值不变,所以a点电势高于b点电势.。
教科版高中物理选修3-2课件:3.2温度传感器和光传感器
变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是 ( AC )
A.温度不变,光照增强 B.温度升高,光照不变 C.温度降低,光照增强 D.温度升高,光照减弱
2.(对光传感器的认识)烟雾散射火灾报警器使用
的是 ( A )
A.光传感器
B.温度传感器
C.红外传感器
D.超场波传感器
固定电极
膜片电极
待测压力F
2、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
3、敏感元件: (1)光敏电阻(光电传感器) (2)热敏电阻和热电阻( 温度传感器) (3)电容式传感器(位移传感器) (4)霍尔元件(磁传感器)
1.(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)如图所示电路中,
电源电动势为 E,内阻为 r,RT 为负温度系数热敏电 阻,RG 为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡 L 正常发
3.2 温度传感器和光 传感器
传感器定义
传感器是把非电学量(如位 移、速度、力、磁感应强度、 温度、光、声等)按一定的规 律转换为电学量(如电压、电 流、电阻、电容等)的元器件.
一、温度传感器
分类:
1)热双金属片温度传感器 2)热敏电阻传感器 3)金属热电阻传感器
1.热双金属片温度传感器
热双金属片温度传感器:是由两种膨胀系 数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体 后组成.它对温度的感知表现为热双金属片的 形变,可以用它控制电路的通断.
3、金属热电阻传感器
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,金属丝也 可以制作成温度传感器,称为热电阻.
注: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.金属热电阻的化学 稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差.
高中物理教科版选修3-2课件:3-1、2 传感器 温度传感器和光传感器
)
解析:宾馆的自动门采用了光电传感器,故选项A对;家 用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器,故选项C对;声控 开关采用了声电传感器,故选项D对。
要点2 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。
减小 。 ①NTC型:电阻值随温度升高而_____
02ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ题型分类指导
No.1 例1
对传感器的认识 下列关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的说 )
法中,正确的是(
A.物理传感器是利用材料的某种物理性质来工作的,因而 只能用于机械加工行业,而不能用于化工领域 B.化学传感器是利用某种化学反应来工作的,因而只能输 出某种化学物质,而不能输出电学量 C.生物传感器的适用范围广,可在任意温度条件下工作 D.生物传感器由于含有生命物质,因而对使用传感器的环 境条件有一定要求
3.热敏电阻 (1)分类: ①负温度系数热敏电阻(NTC):电阻值随温度升高而减 小。 ②正温度系数热敏电阻( 大。 PTC):电阻值随温度升高而增
(2)特点: 对温度变化的响应敏感、灵敏度高。 (3)应用: 测温、温度控制或过热保护。
2.如图所示是电阻R随温度T变化的图象,下列说法中正确的 是( ) A.图线1是热敏电阻的R-T关系图象,它是用金属材料制 成的 B.图线2是热敏电阻的R-T关系图象,它可以用半导体材 料制成
②实验装置:如图所示。 ③实验过程及数据处理:用酒精灯加热,测出水中各温度 下欧姆表的读数,由实验数据绘出R-t图象。
(2)实验结论:热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,正温 度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____ 增大 ,负温度系数的 热敏电阻的阻值随温度的升高而_____ 减小 。
教科版高中物理选修3-2课件 3 温度传感器和光传感器课件1
互 动
分 析
教3-1-2所示为一种电容传感器,电路可将声音信号转化
探 究
为电信号.电路中a、b构成一个电容器,b是固定不动的金
教 属板,a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的 当
学
堂
方 案
振动膜.若声源S发出频率恒定的声波使a振动,则a在振动
双 基
设 计
过程中(
)
达 标
A.a、b板之间的电场强度不变
达 标
__光__敏__二__极__管__上,产生与转速对应的_电__脉__冲__信号,经信号
处理电路处理后,显示出转速.
课
课
前
后
自
知
主
能
导
检
学
测
菜单
JK ·物理 选修3-2
教
学 教
2.思考判断
课 堂 互
法 分
(1)温度传感器的敏感元件一定是热敏电阻.(×)
析
(2)光敏电阻可以将电信号转化为光信号.(×)
V,由欧姆定律得RmA=
U I
=
当 堂 双
案
基
设 计
3.4 40×10-3
Ω=85 Ω,B正确.
达 标
【答案】 B
课
课
前
后
自
知
主
能
导
检
学
测
菜单
JK ·物理 选修3-2
教
课
学 教
常见敏感电阻问题的处理方法
堂
互
法 分 析
常见的敏感电阻有热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、压
动 探
究
敏电阻等.对于这些敏感电阻,经常与电学实验相联系进行
教
2019_2020学年高中物理第三章传感器12温度传感器和光传感器课件教科版选修3_2
C.只有②正确
D.只有②④正确
解析:液面高度的变化,相当于电容器极板正对面积的变化.当 h 增大时,相当于 正对面积增大,则电容应增大;当 h 减小时,相当于正对面积减小,电容 C 应减小, B 正确. 答案:B
应用,如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器.金
属芯线与导电液体构成一个电容器,从电容 C 大小的变化情况就
能反映出液面高度 h 的高低情况,则两者的关系是( )
①C 增大表示 h 增大 ②C 增大表示 h 减小 ③C 减小表示 h 减小 ④C 减小表示
h 增大
A.只有①正确
B.只有①③正确
[思考] 火灾探测器的核心元件为气敏传感器,当烟雾在空气中的浓度 超过设定值时,可以触发报警,并对外发出声光报警信号.此 时传感器是将什么量进行转化的? 提示:传感器是将烟雾产生的光学量转化为电学量使电路接通,从而对外发出声光 报警信号.
二、温度传感器 1.热双金属片温度传感器 将两种 膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成为一体后,温度升高时,由于 两面金属膨胀程度不同,双金属片就会变形. 2.热电阻传感器 (1)定义:用金属丝制作的 感温电阻. (2)金属的电阻 R 与温度 t 的关系是 R=R0(1+θt). (3)作用:测温和测流量.
1 传感器 2 温度传感器和光传感器
[课标解读] 1.知道传感器的概念、结构及工作原理.2.了解传感器的分类情况及热 敏电阻的特性.3.知道温度传感器的原理,了解温度传感器在生活中的应用.4.知道光 电传感器的原理,了解光电传感器在生活中的应用.
01 课前 自主梳理 02 课堂 合作探究 03 课后 巩固提升
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.
高中物理第三章传感器第2节温度传感器和光传感器教案1教科版选修3_2
第三章第2节温度传感器和光传感器一、教材分析本节内容讲述的是同学身边熟悉的温度传感器和光传感器,同学对这两种传感器是既熟悉又陌生,熟悉的是每天都能用到这类传感器,陌生的是对这类传感器的工作原理不懂,所以本节课的教学要求是让学生知道温度和光传感器的工作原理和这两类传感器在日常生活中的应用。
二、教学目标1.知识与技能:(1)、理解温度传感器――双金属片温度传感器的工作原理。
(2)、理解温度传感器――热敏电阻的工作原理。
(3)、理解光电传感器――光敏电阻的工作原理(4)、理解光电传感器的应用――火灾报警器的工作原理。
2.过程与方法:(1)通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解,进一步地深入认识温度传感器的应用(2)通过对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究,认识光传感器的应用。
3.情感、态度与价值观培养学生的学习兴趣,激发创造的欲望。
三、教学重难点教学重点:温度、光传感器的应用原理及结构。
教学难点:温度、光传感器的应用原理及结构。
四、新课导入设计引入新课一:上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音传感器及其工作原理。
请大家回忆一下我们学了哪些具体的力、温度、声音传感器?学生思考后回答:电子秤,动圈式话筒,电容式话筒,驻极体话筒,电熨斗,他们都是传感器。
这节课我们继续来学习一些传感器的应用引入新课二:传感器的应用已经渗透到环境保护、交通运输、航天、军事以及家庭生活等各领域.例如,空调、电冰箱、微波炉、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器,几乎都要使用温度传感器.光传感器的应用也十分广泛,如电脑上的鼠标器、路灯的自动控制及火灾报警器等.这节课我们就来学习温度传感器和光传感器的应用实例。
高二物理教科版选修3-2课件:第3章 1.传感器 2.温度传感器和光传感器
学 习 目 标 1.了解传感器的概念、结构及各部分的 作用.(难点) 2. 通过实验感知半导体热敏电阻的特 性.(重点) 3.了解干簧管的构造及作用.(重点) 4.知道温度与光传感器常用的敏感元件 及其在生活、生产中的应用.(重点)
知 识 脉 络
传 感 器
[先填空] 非电信息 ,按一定规 定义:传感器通常是把被测的__________ 律转换成与之对应的________ 电信息 的器件或装置 敏感元件和_________ 处理电路组成 组成:传感器一般由_________ 1.传感器结构框图:非电信息 电信息 ______ 敏感元件 → 处理电路 ―――→ _________ 电学量 功能:将被测的非电学量转换成为________
【解析】
传感器是指能够感受诸如力、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控制电 路的通断的一类元件;故只有 C 项正确.
【答案】 C
电学量的优点 电学量具有便于控制、放大、衰减、波形整理、显示、可储存、远距离传 输等技术方面的优点,尤其是将电学量与计算机技术结合,可以方便地实现信 息的采集、处理、输出的自动化和智能化,所以现代信息技术与自动控制中常 将非电学量转化成电学量进行信息收集.
控制开关 ,从而实现方便的显示、记录、处理和控制. 为电路的__________
(3)应用实例: 半导体热敏电阻:具有电阻随温度_________ 灵敏变化 的特性,可以实现对温度的测 量.常用于温度传感器. 干簧管:感知_______ 磁场 的敏感元件,常用于_____ 磁场 控制开关.
[再判断] (1)干簧管是一种磁传感器.(√ ) (2)传感器担负着采集信息的任务.(√ ) (3)传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具.(√ )
教科版高中物理选修3-2课件 3 温度传感器和光传感器课件(教科)
A.θ′=θ C.θ′>θ
B.θ′<θ D.不能确定
图3-1-3
【解析】 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小,用手掌挡住部分光线,阻值 变大,指针自左向右的偏转角度变小,故B正确.
3.用图3-1-4甲所示电路测量电流表 的内阻,闭合电键S,当变阻器的滑片滑至c处 时,电流表 和电压表 的读数分别为40 mA、9 V,已知图甲中热敏电阻的I-U关系图 线如图乙所示,则电流表 的内阻为( B )
[后思考] 热敏电阻是如何将温度这一信息转化为电信息的?
【提示】 当温度发生变化时连接在电路中的热敏电阻的阻值发生变化,通过它的 电流或加在它两端的电压就发生变化,从而可通过电压表或电流表反映出来,即电 压或电流的变化表示温度的变化.
[合作探讨] 探讨1:热敏电阻是温度传感器中的重要元件,是不是所有的热敏电阻的阻值都随温 度的升高而下降?
②热电阻传感器 a.敏感元件:用金属丝制作的_感__温__电阻.(又叫热电阻) b.热电阻阻值与温度t的关系 R=_R__0_(1_+__θ_t_)__. (R0为t=0 ℃时导体电阻,θ为温度系数)
③热敏电阻传感器 a.敏感元件:_半__导__体____热敏电阻. b.热敏电阻的分类 一种是随温度升高而电阻_减__小___的热敏电阻,用NTC符号表示;另一类随温度升高而 电阻_增__大__的热敏电阻,用PTC符号表示. c.特点及用途 热敏电阻对温度变化的响应_很__敏__感__,常用于_测__温__、温度_控__制__或_过__热__保__护_.
2.光传感器
(1)概念 光传感器是利用光敏电阻把_光__强___这个光学量转换为_电__阻___这个电学量,光敏电阻的阻 值随光照强度的增大而_减___小___. (2)应用:_火__灾__报__警___器__、光电式转速器等都是利用了光电传感器来工作的.
高中物理教科版选修3-2练习:3-1、2传感器 温度传感器和光传感器a Word版含解析
03课堂效果自测1.下列情况不可能由水位控制装置损坏引起的是()A.洗衣机不加水B.洗衣机加水不能自动停止C.洗衣机不排水D.洗放机不洗衣解析:洗衣机水位控制装置完好,才能正常加水,且加到合适的水位,若损坏可能导致一直不加水或一直不停地加水或加足水后洗衣机仍然不洗衣,故A、B、D可能,C不可能。
答案:C2.半导体温度计是利用热敏电阻制造的。
如图所示,如果待测点的温度升高,那么()A.热敏电阻变大,灵敏电流表示数变大B.热敏电阻变大,灵敏电流表示数变小C.热敏电阻变小,灵敏电流表示数变大D.热敏电阻变小,灵敏电流表示数变小解析:半导体热敏电阻随温度升高电阻变小,由闭合电路欧姆定律可知,灵敏电流表示数变大。
答案:C3.类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。
下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是() A.是力传感器B.是光传感器C .是温度传感器D .是声音传感器解析:遇到障碍物会绕开,说明它是光传感器。
答案:B4.有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置,下列说法正确的是( )A .两个传感器都是光电传感器B .两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C .两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D .只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析:题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制,由此可见两个传感器一个是光电传感器,一个是温度传感器,而且排气扇自动工作只需光照和温度中的一个条件满足即可,A 、C 、D 错,B 对。
答案:B5.[2014·江苏高考]如图所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I ,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B 与I 成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为I H ,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压U H满足:U H =k I H B d ,式中k 为霍尔系数,d 为霍尔元件两侧面间的距离。
高中物理教科选修课件温传感器和光传感器
数据记录和处理方法
01
使用实验软件自动记录实验 数据,包括温度、光照强度
等参数。
02
对实验数据进行整理和处理 ,计算出传感器的灵敏度、 线性度、重复性等性能参数
。
03
绘制实验数据的图表,如温 度-时间曲线、光照强度-时间
曲线等。
结果分析和讨论
分析实验数据,评估 传感器的性能是否符 合要求。
许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。
常见类型及其特点
光敏电阻:光敏电阻又称光导管,常 用的制作材料为硫化镉,另外还有硒 、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。 这些制作材料具有在特定波长的光照 射下,其阻值迅速减小的特性。这是 由于光照产生的载流子都参与导电, 在外加电场的作用下作漂移运动,电 子奔向电源的正极,空穴奔向电源的 负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速 下降。
05
传感器在日常生活中的应 用
家用电器中温度控制应用
温度传感器
在家用电器如冰箱、空调、热水器中 ,温度传感器用于检测环境温度,通 过控制系统调节电器的运行状态,以 达到设定的温度。
温控开关
根据温度传感器的信号,自动控制电 路的通断,从而实现对电器设备的温 度控制。
环境监测中光敏控制应用
光敏传感器
光敏二极管:光敏二极管也叫光电二 极管。光敏二极管与半导体二极管在 结构上是类似的,其管芯是一个具有光 敏特征的PN结,具有单向导电性, 因此工作时需加上反向电压。无光照 时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电 流,此时光敏二极管截止。当受到光 照时,饱和反向漏电流大大增加,形成 光电流,它随入射光强度的变化而变化 。
光电式接近开关
利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通 电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有 能反射光线的物体均可被检测。光电式接近开关将输 入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据 接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
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6.用图 3-1-4 甲所示电路测量电流表 的内阻,闭合电键 S,当变阻器的滑 片滑至 c 处时,电流表 和电压表 的读数分别为 40 mA、9 V,已知图甲中热敏 电阻的 I-U 关系图线如图乙所示,则电流表 的内阻为( )
【导学号:46042162】
甲
乙
图 3-1-4
A.0.14 Ω B.85 Ω C.140 Ω D.225 Ω
②热电阻传感器 a.敏感元件:用金属丝制作的_感__温__电阻.(又叫热电阻) b.热电阻阻值与温度 t 的关系 R=__R__0(_1_+__θ_t)__. (R0 为 t=0 ℃时导体电阻,θ 为温度系数)
③热敏电阻传感器 a.敏感元件:__半__导__体___热敏电阻. b.热敏电阻的分类 一种是随温度升高而电阻__减__小__的热敏电阻,用 NTC 符号表示;另一类随 温度升高而电阻_增__大__的热敏电阻,用 PTC 符号表示. c.特点及用途 热敏电阻对温度变化的响应_很__敏__感__,常用于_测__温__、温度_控__制__或_过__热__保__护_.
【解析】 当电流表读数为 40 mA 时,说明热敏电阻的电流为 40 mA,由 题图知热敏电阻两端电压 UR=5.6 V,则电流表两端电压 U=9 V-5.6 V=3.4 V, 由欧姆定律得 RmA=UI =40×3.140-3 Ω=85 Ω,B 正确.
【答案】 B
常见敏感电阻问题的处理方法 1.明确各敏感电阻的特性 明确这些敏感电阻随所处环境的温度、光照、磁场、压力等的变化而灵敏 变化的情况,能从各自的特性曲线上了解或求得所需要的信息. 2.明确所考查电学实验的原理及方法,这是解题的关键. 3.将敏感电阻的特性与电学实验的原理方法相结合,运用所学的电学规律 (如欧姆定律等)或力学规律(如牛顿运动定律等)解题.
[合作探讨] 探讨 1:热敏电阻是温度传感器中的重要元件,是不是所有的热敏电阻的阻 值都随温度的升高而下降?
【提示】 不是.正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大, 负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小.
探讨 2:医院里给病人测体温时,使用一种先进的非接触式红外测温仪,这 种测温仪使用了温度传感器还是光传感器?与传统测温仪相比,它有什么两种类型,图中 3-1-1 甲为 PTC 型,乙为 NTC 型.PTC 型为正温 度系数热敏电阻,NTC 型为负温度系数热敏电阻.
图 3-1-1
4.(多选)如图 3-1-2 所示为电阻 R 随温度 T 变化的图线,下列说法中正确 的是( )
【导学号:46042161】
图 3-1-2
A.图线 1 是热敏电阻的图线,它是用金属材料制成的 B.图线 2 是热敏电阻的图线,它是用半导体材料制成的 C.图线 1 的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D.图线 2 的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 【解析】 由题图可知,图线 1 是金属热电阻的 R-T 图线,图线 2 是热敏 电阻的 R-T 图线,根据它们的材料性质和图像特点可知,选项 B、D 正确.
置
主要有光敏电阻、光敏晶体管、 类型
光电池等
主要有热敏电阻、热电偶等
热敏电阻由半导体材料制成,NTC 随
光敏电阻由半导体材料制成,光
两种电阻
温度升高,电阻减小;PTC 随温度升
越强,电阻越小
高,电阻增大
原理 电学性质随光照变化而变化
电学性质随温度变化而变化
2.光敏电阻特性成因分析 当光敏电阻受到光照射时,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,于是导电性明显地增强,电阻减小.
第2节 温度传感器和 光传感器
温度传感器和光传感器
[先填空] 1.温度传感器 (1)概念:温度传感器是把_温__度___转换为电信号的传感器.
(2)几种常用的温度传感器: ①热双金属片温度传感器 a.敏感元件:两种__热__膨__胀__系__数__相差较大的金属片焊接或轧制成的热双金 属片. b.工作原理:温度升高时,由于两面金属膨胀程度_不__同___,双金属片就会 变形.因此_热__双__金__属__片___可作为温度的敏感元件. 利用了热双金属片对温度的感知表现为_形__变___的特性.
[再判断] (1)温度传感器的敏感元件一定是热敏电阻.(×) (2)光敏电阻可以将电信号转化为光信号.(× ) (3)双金属片热保护器是一种温度传感器.(√ )
[后思考] 热敏电阻是如何将温度这一信息转化为电信息的?
【提示】 当温度发生变化时连接在电路中的热敏电阻的阻值发生变化, 通过它的电流或加在它两端的电压就发生变化,从而可通过电压表或电流表反 映出来,即电压或电流的变化表示温度的变化.
【答案】 BD
5.如图 3-1-3 所示,将一个光敏电阻接入多用电表两表笔上,将多用电表 的选择开关置于欧姆挡,用光照射电阻时,表针自左向右偏角为 θ;现用手掌挡 住部分光线,表针的自左向右偏角为 θ′,则可判断( )
A.θ′=θ C.θ′>θ
图 3-1-3 B.θ′<θ D.不能确定
【解析】 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小,用手掌挡住部分光 线,阻值变大,指针自左向右的偏转角度变小,故 B 正确.
2.光传感器 (1)概念 光传感器是利用光敏电阻把_光__强___这个光学量转换为_电__阻___这个电学量, 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而__减__小___. (2)应用:_火__灾__报__警__器___、光电式转速器等都是利用了光电传感器来工作的.
(3)两种实用的光传感器 ①光电式烟尘浓度计,靠监测__烟__尘__浓__度__来工作. ②光电式转速表 光源发出的光经__透__镜___会聚成平行光束照到被测旋转物体上,被_反__光__纸__ 反射回来,再经__透__镜___聚焦落到光__敏__二__极__管__上,产生与转速对应的_电__脉__冲__信 号,经信号处理电路处理后,显示出转速.
【提示】 使用了红外线传感器即光传感器,与传统测温仪相比,它有如 下优点:
第一:可以远距离测量,不必接触被测人体,避免交叉感染. 第二:可以立即获取温度数据.
[核心点击]
1.光传感器和温度传感器的不同
传感器
光传感器
温度传感器
能够感受光信号,并按一定规律 将温度变化转换为电学量变化的装
定义
转换成电信号的装置