鲁科版高中物理选修3-2课件5.2常见传感器的工作原理(讲授式)

B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器只能用来测量速度
二、探究温度传感器的原理
二、探究温度传感器的原理
金属热电阻
铂电阻
二、探究温度传感器的原理
二、探究温度传感器的原理
热敏电阻或金属热电阻： 把温度这个热学量转换为电阻这个电学 量
电阻——温度特性曲线
二、探究温度传感器的原理
你能设计一个简易温度报警器吗？
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如图所示，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( ) A．R1两端的电压增大
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如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为 103℃时， 下列说法中正确的是( ) A．常温下感温磁体具有较强的磁性 B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强 C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关 按钮会跳起 D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按 钮就不会自动跳起
5．电容式传感器是用来将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，
从而引起电容的变化，如图所示是四个电容式
传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，
下列说法正确的是( ) A．甲图的传感器可以用来测量角度
三、制作传感器常用的敏感元件
电容式传感器
如右图，被测物体在左右方向 发生位移时，电介质板随之在电 容器两极板之间移动。物体位移 的变化，就转换成了电容量的变 化。
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
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传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电 容式传感器，当待测压力 F 作用于可动膜片产生变形，引起电 容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路， 那么（） A．当F向上压膜片电极时，电容将减小 B．当F向上压膜片电极时，电容将增大 C．若电流计有示数，则压力F发生变化 D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
二、探究温度传感器的原理:1.电熨斗
思考与讨论： ②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣 物需要设定不同的温度，这是 如何使用调温旋钮来实现的？
答：熨烫棉麻衣物和熨 烫丝绸衣物需要设定不同的 温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性 钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的 目的．
两种金属膨胀性能不同，双金属
片形状发生变化，使触点接触。
1.双金属片温度传感器
二、探究温度传感器的原理:1.电熨斗
2.双金属片温度传感器在电熨斗中的应用
二、探究温度传感器的原理:1.电熨斗
思考与讨论： ①常温下，上、下触点应是接 触的还是分离的？当温度过高时， 双金属片将怎样起作用？
答：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．
第五章传感器及其应用
学案2常见传感器的工作原理
一、光电传感器的原理
原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸 引而接通，干簧管能起到开关的作用。
一、光电传感器的原理
观察蜂鸣器 在什么情况 下发声。
一、光电传感器的原理
光敏电阻
特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着 改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
2．在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像
仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而
可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是 ( )
A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量
B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测
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如图所示是自动调温式电熨斗，下列说 法正确的是( ) A．常温时上下触点是接触的 B．双金属片温度升高时，上金属片形变 较大，双金属片将向下弯曲 C．原来温度控制在80℃断开电源，现要 求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一 些 D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻 衣物状态，应使调温旋钮下移一些
结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大
一、光电传感器的原理——火灾报警器
阅读教材
哪个元件是光传感器? 光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器
一、光电传感器的原理——火灾报警器
以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。 报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡 板．平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进 入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变 小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
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
热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小 R1两端电压减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确
二、探究温度传感器的原理:1.电熨斗
二、探究温度传感器的原理:1.电熨斗
1.双金属片温度传感器
原理:热胀冷缩
常温下两触点分离。温度升高，
C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率
和强度不同
红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的
3.如图所示是观察电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 ( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
思考与讨论:
二、探究温度传感器的原理:2.电饭锅
连贯地叙述电饭锅的工作过程?
开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸， 手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板 通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁 体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸 收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁 体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离， 切断电源，从而停止加热．
切断温度要升高 则应使调温旋钮 下移一些
二、探究温度传感器的原理:2.电饭锅
阅读教材 1温度传感器的主要元件是什么？ 感温铁氧体 2感温铁氧体的组成物质是什么？ 氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成 3感温铁氧体有何特点？什么是“居里点”？ 常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约 103℃，失去铁磁性． 居里点，又称居里温度，即指103℃。
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 温度升高后，电阻变大，但不明显 温度升高后，电阻将明显变化
4.如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图 ，箱内的电阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt为热敏电阻，它的 电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab<0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 Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 35 ______ ℃．
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如图为烟雾散射式火灾报警 器，它主要由带孔的外罩， 发光二极管LED、光电三极 管及不透明的挡板组成，请 简述它的工作原理．
无烟 雾时 有烟 雾时
挡板 遮挡 光线 散射
收不 到光
光线照射 到三极管
高电阻
电阻变小 传感器检 测到变化 报警
二、探究温度传感器的原理
热敏电阻
减小，具有负 特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____ 温度系数
二、探究温度传感器的原理:2.电饭锅 电饭锅
1开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸， 手松开后，按钮不再恢复到图示状态。 2水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。 3饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居 里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁 体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热． 4如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度 低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后， 温度升高到103℃才能自动断电。
一、光电传感器的原理
光敏电阻的工作原理
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，载流子也增多， 导电性变好
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。
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如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度 增大时( ) A．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 R3阻值减小，R1两端电压因干路电流增大而增大(电压表的示数增大) ，同时内电压增大，故电路路端电压减小，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
固定电极 膜片电极
待测压力F
1.下列关于光传感器应用的说法中正确的是( ) A．火灾报警器是利用烟雾对光的反射来工作的 B．火灾报警器中的光电三极管平时收不到LED 发出的光，呈现高电阻状态 C．机械式鼠标器的传感器是红外发射管 D．当鼠标器在桌面上移动时，红外接收管收到 的是断续的红外线脉冲 机械式鼠标器的传感器是红外接收器