2019_2020学年高中物理第六章传感器章末优化总结课件新人教版选修3_2

自动门就应用了红外线传感器． 自动门的工作流程如图所示．当有人接近自动门时，传感器接收到人体发出的 红外线，产生电压输出信号；信号经过电路处理后，使定时器工作；由定时器 构成的电路使继电器通电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过自动门 几秒钟后，定时器又使继电器断电，自动门电动机反转，门自动关闭．
(2)在如图所示电路中，电源电压恒为 9 V，电流表读数为 70 mA，定值电阻 R1＝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 R2 的 阻值为________Ω.
解析：(1)应选择图甲，因为图甲电路电压可从零调到所需电压，电压调节范围大． (2)由题图知 R2 与热敏电阻串联后与 R1 并联接在 9 V 电源上，总电流 I＝70 mA，R1 ＝250 Ω.设通过热敏电阻的电流为 I2，通过 R1 的电流为 I1，则 I＝I1＋I2，故 I2＝I －I1＝(70－2950×103) mA＝34 mA.由图象查得 34 mA 对应的电压为 5.0 V，R2 两端 电压 U2＝9 V－5.0 V＝4.0 V，所以 R2＝34×4.010V－3A＝117.6 Ω.
力传感器——电子秤 (2)应用温度传感器电 电熨 饭斗 锅
光传感器——火灾报警器 (3)实验光 温控 度开 报关 警器利用斯密特触发器可将连续变化的 模拟信号转换为突变的数字信号的特点
素养1 传感器工作原理、常见敏感元件及应用 1．传感器的工作原理 传感器感受的都是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量， 这些输出信号一般都是非常微弱的，通常要经过放大后再传送给控制系统产生各种 控制动作，传感器原理如框图所示．
2．常见敏感元件及特性 (1)光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强电阻减小，光照减 弱电阻增大． (2)金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大． (3)热敏电阻：热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种．正温度系数的热敏电阻的 阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小． (4)电容器：平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关，电容器 可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化．例如，当极板受 力时会改变极板间距，从而引起电容变化．
[典例1] 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究负温度系数热敏 电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热 敏电阻的阻值约为 40～50 Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定 量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、 内阻可忽略)、直流电流表(内阻约 1 Ω)、直流电压表(内阻为 5 kΩ)、滑动变阻器(0～ 10 Ω)、开关、导线若干．
(1)图中，a、b、c 三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性的曲线是________．
Hale Waihona Puke (2)在虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小． (3)根据电路图，在图中的实物图上连线．
[解析] (1)负温度系数热敏电阻随温度的升高，阻值减小，在 I-U 图线中，任一点 的UI ＝R1，可见 c 正确． (2)热敏电阻约 40～50 Ω，由电压表、电流表内阻知临界阻值 R0＝ RVRA＝ 5 000 Ω ＝50 2 Ω，即热敏电阻属小电阻，应用“外接法”．因要描绘伏安特性曲线，电压 从 0 开始连续变化．因此用滑动变阻器的“分压式”接法，电路图如图所示．
3．传感器的应用 传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用． (1)“感”是指传感器的敏感元件感受信息，并转化为电学量． (2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构． (3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．
4．传感器电路问题的设计思路 处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为： (1)传感器所在的信息采集部分． (2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)． (3)执行电路．
答案：(1)甲 因为甲电路电压可从零调到所需电压，电压调节范围大 (2)5.0 117.6
素养2 日常生活中常见的传感器 1．红外线传感器 红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关参 数或信息． 自然界几乎所有的物体都能辐射波长在 0.76 μm～1 000 μm 的电磁波即红外线，因 此红外线传感器不仅被广泛用于航空摄影、卫星遥感遥测等高科技领域，也被广泛 用于日常生活中，自动门、生命探测器、非接触式红外测温仪、家电遥控系统以及 防盗、防火报警器等均使用了红外线敏感传感器．
章末优化总结
01 核心素养 规律归纳 02 热点素养 分类聚焦
章末过关检测
核心素养构建
1.物理观念：传感器、热敏电阻、光敏电阻、霍尔元件
1理解不同传感器的结构和特性 2.科学思维2根据传感器的工作原理分析
传感器在自控电路中所起的作用 3.科学探究：探究传感器的工作原理
知识体系
(3)实物连线如图： [答案] (1)c (2)图见解析 (3)图见解析
1．如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的 IU 关系 曲线图．
(1)为了通过测量得到如图所示 I-U 关系的完整曲线，在图甲和图乙两个电路中应选 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)
1.传感器及其工作原理 (1)定义：将非电学量转换为电学量或控制电路的通断的元件 (2)敏感元件热光敏敏电电阻阻和—金—光属传热感电器阻——温度传感器
霍尔元件——磁传感器 (3)工作流程：非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
知识体系
2.传感器的应用 (1)工作模式：传感器―放 转―大 换→电路执 显 计行 示 算机 器 机构 系指统针式电表数字屏