高中物理--传感器及其工作原理

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高中物理选修二学习笔记第5章 1 认识传感器 2 常见传感器的工作原理及应用

1认识传感器2常见传感器的工作原理及应用[学习目标] 1.知道什么是传感器，了解传感器的种类(重点)。

2.知道传感器的组成与应用模式。

3.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片、电容式传感器的工作原理及应用(难点)。

一、传感器及其工作原理干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．传感器(1)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________________(通常是________、电流等电学量)输出，或转换为电路的________的器件或装置。

(2)功能：把____________量转化为____________量，可以方便地进行测量、传输、处理和________。

2．传感器的种类、组成与应用模式(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为________传感器、________传感器和________传感器。

(2)组成：传感器主要由________________、转换元件组成。

①敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。

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。

②转换元件：将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。

(3)应用模式：例1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例2在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法”检测，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类()A．物理传感器B．化学传感器C．生物传感器D．温度传感器二、光敏电阻1．特点：在被光照射时________发生变化，阻值随光照强度的增强而明显________。

传感器的工作原理

传感器的工作原理传感器是一种能够感知、检测某种特定物理量并将其转化为可用信号的装置，它在现代科技和工业生产中起着至关重要的作用。

传感器的工作原理是基于一系列物理原理和电子技术，通过感知外部环境的变化并将其转化成电信号的方式来实现。

本文将从传感器的基本原理、工作流程和应用领域等方面进行介绍。

首先，传感器的工作原理基于物理原理，主要包括光电效应、压阻效应、霍尔效应、电磁感应等。

其中，光电效应是利用光线照射物体时产生的电子-空穴对来实现光信号的转换；压阻效应是利用材料在受力时电阻值发生变化来实现压力信号的转换；霍尔效应则是利用磁场对导体产生的偏转来实现磁信号的转换；电磁感应则是利用导体在磁场中运动时产生感应电动势来实现电信号的转换。

这些物理原理为传感器的工作提供了基础。

其次，传感器的工作流程一般包括感知、转换和输出三个步骤。

感知是指传感器对外部环境的某种物理量进行检测和感知，例如温度、湿度、压力、光照、磁场等；转换是指传感器将感知到的物理量转化为电信号，这一过程涉及到物理原理的应用和信号处理技术；输出则是指传感器输出经过转换后的电信号，通常是模拟信号或数字信号，以供后续的控制、监测和分析使用。

这一工作流程是传感器实现功能的关键步骤。

最后，传感器的应用领域非常广泛，涵盖了工业自动化、环境监测、医疗诊断、交通运输、消费电子等诸多领域。

在工业自动化中，传感器被广泛应用于生产线的监测和控制，可以实现对温度、压力、流量等参数的实时监测和调节；在环境监测中，传感器可以用于大气污染监测、水质监测、土壤湿度监测等方面；在医疗诊断领域，传感器可以用于心率、血压、血氧等生理参数的监测和记录；在交通运输领域，传感器可以用于车辆的位置定位、车速监测、碰撞预警等方面；在消费电子领域，传感器可以用于智能手机的重力感应、光线感应、距离感应等功能。

可以说，传感器已经成为现代科技和工业生产不可或缺的一部分。

总之，传感器的工作原理是基于物理原理和电子技术的结合，通过感知、转换和输出的流程来实现对外部环境的监测和控制。

人教版2019高中物理选择性必修第二册第五章传感器40张ppt

压力 F/N
电阻 R/Ω
0 50 100 150 200 250 300 … 300 270 240 210 180 150 120 …
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？
答案 15.6 mA
解析依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1 ＝300 Ω，电路中的电流为I1＝RU1＝43.0608 A＝15.6 mA，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处.
5.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图8所示.它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表 (其实质是电流表).其中AO∶BO＝5∶1.已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力 F/N
0 50 100 150 200 250 300 …
总电流增大，则R1两端的电压增大，而路端电压减小，所以灯泡两端的
电压减小，灯泡变暗，选项B、D正确，C错误.
答案：ABD
9.(电阻应变片、力传感器的应用)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，
有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图
如图11甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降
二、热敏电阻的应用
2.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干. 在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.

简述传感器工作原理

简述传感器工作原理
传感器是一种能够感知周围环境并将其转化为可量化的电信号的设备。

它们的工作原理基于不同的物理原理，但都遵循一个基本的过程：感知环境变化→产生电信号→将信号转化为可读取的信息。

其中，光、声、温度、压力和加速度等常见的传感器类型具有如下工作原理：
1. 光传感器（光电二极管）：利用光敏材料的光电效应，当光线照射到材料上时，产生电荷，进而形成电流或电压信号。

2. 声传感器（麦克风）：利用压电效应或电容效应，当声波振荡使得压电材料或电容器发生变化时，产生相应的电信号。

3. 温度传感器（热敏电阻）：热敏电阻材料随温度的变化而改变电阻值，进而测量温度的变化。

4. 压力传感器（应变片）：采用应变片的物理特性，当受到外力压迫时，形变导致电阻或电压的变化，进而测量压力的变化。

5. 加速度传感器（微机电系统）：利用微机电系统技术，通过检测传感器产生的微小振动或形变来测量加速度。

除了以上几种传感器，还有许多其他类型的传感器，如湿度传感器、气体传感器、磁力传感器等，它们的工作原理也各不相同。

传感器的电信号输出可以是模拟信号或数字信号，根据需要，可以通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，进一步提供给电子设备进行处理和分析。

通过传感器的工作，我们能够获得环境的各种参数和信号，为物联网、智能化设备和其他应用领域提供了必要的数据。

【物理】6.1 传感器及其工作原理

4．霍尔元件的霍尔电压公式为：
UH IB nqd
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。 5．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
例1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ AC） 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
热敏电阻和金属热电阻的温度曲线。
插入电介质，电容增大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。
四．霍尔元件
一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则UH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。
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 • 载流子在磁场中受到的洛伦兹力 • 载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差 • 载流子受到的电场力为 f qvB ② • 当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即 • 由①②式得 ③ UH UH qvB q F q • a a • • 式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。 • 令 IB 1
（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。

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。

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

传感器工作原理传感器是一种用于检测、测量和感知环境中各种物理量的装置。

它们广泛应用于各个领域，包括工业自动化、医疗设备、汽车、航空航天等。

传感器的工作原理是通过感知环境中的物理量，将其转化为电信号或者其他形式的信号，以便进行测量、控制或者监测。

传感器的工作原理可以有多种方式，下面将介绍几种常见的传感器工作原理。

1. 压阻式传感器压阻式传感器是一种将受力或者受压变化转化为电阻变化的传感器。

它通常由一个感受受力或者受压的灵敏元件和一个测量电路组成。

当感受到受力或者受压时，灵敏元件的电阻值发生变化，测量电路通过测量电阻值的变化来得知受力或者受压的大小。

2. 光电传感器光电传感器利用光的物理特性来检测目标物体的存在、位置或者其他属性。

它包括一个光源和一个光敏元件。

光源发出光线，光线被目标物体反射或者透过后，被光敏元件接收。

根据接收到的光的强度或者其他特征，可以判断目标物体的属性。

3. 温度传感器温度传感器是用于测量环境或者物体温度的传感器。

常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

热电偶利用两种不同金属的热电效应来测量温度，而热敏电阻则利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度。

4. 加速度传感器加速度传感器用于测量物体的加速度或者振动。

它通常包括一个质量块和一个测量装置。

当物体加速或者振动时，质量块会受到力的作用而发生位移，测量装置通过测量位移的变化来得知加速度或者振动的大小。

5. 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度或者其他气体属性。

常见的气体传感器有气敏电阻和化学传感器。

气敏电阻利用材料的电阻随气体浓度变化的特性来测量气体浓度，而化学传感器则利用化学反应与目标气体之间的作用来测量气体属性。

以上只是几种常见的传感器工作原理，实际上还有不少其他类型的传感器，每种传感器都有其特定的工作原理。

传感器的选择取决于应用的需求和环境条件。

通过合理选择和使用传感器，可以实现对环境和物体的准确感知和控制。

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。

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。

传感器工作原理

传感器工作原理传感器是一种能够感知、感应并转换物理量或化学量的设备，广泛应用于各行各业。

本文将介绍传感器的工作原理，帮助读者更好地理解传感器的运行机制。

一、传感器的基本原理传感器的工作原理基于物理或化学现象的变化，通过转换这种变化来获得相应的电信号输出。

传感器分为许多种类，如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等，每种传感器都有其独特的原理。

1. 温度传感器温度传感器利用物体的热膨胀原理进行温度测量。

当物体受热时，温度传感器内部的材料也会随之热膨胀，从而改变其电阻、电容或电压等特性，通过检测这些特性的变化，可以确定物体的温度。

2. 压力传感器压力传感器使用压力对传感器内部材料的压缩或拉伸作用进行测量。

当外部施加压力时，传感器内部的弹性元件会发生形变，从而改变电阻、电容或电压等特性，通过测量这些特性的变化，可以确定压力的大小。

3. 光敏传感器光敏传感器利用光辐射对半导体材料电导率的影响进行测量。

当光照射在光敏传感器上时，光子与半导体材料发生相互作用，导致导电能力的改变，通过测量电阻或电流的变化，可以确定光照强度。

二、传感器的工作流程传感器的工作流程可以分为感知、转换和输出三个阶段。

1. 感知阶段传感器的感知阶段是通过感知元件来感知外部环境的变化。

感知元件对于不同的传感器而言有所不同，它可以是温度敏感材料、倾斜开关、光敏元件等。

感知元件的选择与被测量的物理量相关。

2. 转换阶段当感知元件感知到环境变化后，传感器内部会进行相应的物理或化学转换，将外部的变化转化成可测量的电信号。

转换过程中会利用一定的电路设计和工作原理，使信号的变化得以准确地转化为电信号。

3. 输出阶段传感器输出阶段是将转换后的电信号输出给后续系统进行处理或分析。

输出信号可以是电压、电流或数字信号等形式。

传感器的输出通常需要经过放大、滤波等处理，以确保输出信号的准确性和可靠性。

三、传感器的应用领域传感器广泛应用于各个领域，包括工业、农业、医疗、环境监测等。

高中物理第六章传感器6.1传感器及其工作原理课件选修322

(2)传感器的工作流程。
2.传感器的原理:传感器感受的通常是非电学量,如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而输出的通常是电学量,如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的,通常需要经过放大后,再传送给控制系统产生各种控制动作。
【典题通关】【典例】温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的。如图甲中，电源的电动势E=9.0 V①，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的R-t图线所示②，闭合开关，
3.作用:把__磁__感_应__强__度__这个磁学量转换为_电__压__这个电学量。
【思考辨析】 (1)传感器可以把非电学量转换为电学量。 ( ) (2)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化,光照越强电阻越大。 ( ) (3)热敏电阻一般用半导体材料制作,导电能力随温度的升高而增强,但灵敏度低。 ( )
聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”,若这种检测方
法使用了传感器,应为传感器中的哪一类 ( )
A.物理传感器
B.化学传感器
C.生物传感器
D.温度传感器
【解析】选C。检测方法为酶标法,所以其原理应该是利用了生物酶,故应为生物传感器,所以C对。
2.传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图。电容C大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关系的说法中正确的是 ( )
增大表示h减小减小表示h增大减小表示h减小的变化与h变化无直接关系
【解析】选C。C增大表示电容器的正对面积变大,h增大,C减小表示h减小,故C正确。

(完整版)高中物理传感器及其工作原理

高中物理3-2 第六章第1节传感器及其工作原理【教学目标】：1、知识目标：1) 初步形成传感器的概念，了解传感器的工作原理。

2) 知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔效应；会使用霍尔电压公式dIB k U H 。

3) 了解非电学量转换成电学量的重要性。

2、能力目标：1) 通过实验的方法获得对传感器的感性认识。

2) 运用所学知识分析新问题，解决新问题，使学生对传感器的认识由感性认识上升到理性认识。

3、情感态度与价值观目标：1) 体验科学探究的乐趣，体验成功的快乐。

2) 通过对实际生活中实例的分析与研究，感受物理与生活、生产的密切联系，体会物理学的重要性。

【教学重难点】：教学重点是认识各种常见的传感器元器件，了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。

教学难点是认识非电学量转换为电学量，从而进行控制的过程。

【设计特色】：1) 传感器这一章并不是高考的重点内容，但对于发展学生的创造性思维和应用能力的培养却是比较重要的内容。

因此，对该部分的教学应集中在实践应用和原理掌握上，而不是做题上。

2) 传感器元件对于学生来说是一种全新的事物，所以不仅仅要注重理论的讲解，对于实物的介绍可以加深学生的认识。

3) 该课教学旨在培养学生的创新与应用思维，因此，对于比较复杂的实例应用，使用多媒体视频教学要比课堂演示方便快捷，且不会出现实验失败的现象，并且更加有利于教师解说。

一、导入新课：在日常生活中，我们通过自身的感官来感知周围的世界，通过感官获得周围的环境的信息。

然而有些地方，譬如：我们人类身体条件不适应的地方，或者是需要进行长时间监控的地方，或者是我们的感官无法辨别的地方，更或者是危险的地方，就需要一些特殊的仪器来帮助我们完成采集信息的任务；这就是传感器。

我们平时所见的感应门、感应路灯、火灾报警器都是传感器的应用，常用的遥控器、数码照相机也都运用了传感器。

二、传感器概念：传感器是能够将非电学量转换为电学量的这样一类元器件。

高二物理人教版选修3-2第六章 1 传感器及其工作原理

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电阻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。
探究一
探究二
探究三
探究四
典例剖析
【例题1】全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一,为模仿汽车油表原理, 某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图乙所
示,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。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出),通过
3.霍尔电压:UH=kIdB 。 (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d、k为定值,再保持电流I恒定,则UH的变化就与磁感应强度B成正比。 4.作用:把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
搜索“玉兔探月机器人”,了解我国“玉兔”探月机器人拥有哪些传感器,以后的探月机器人的发展方向等。
B.θ'<θ C.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,指针自左向右偏转角度变小,故B正确。
答案:B
探究一
探究二
探究三
探究四
热敏电阻和金属热电阻
问题探究
如图所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支
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?

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。

选修3-2 6.1传感器及其工作原理1

3、霍尔元件
1）材料：半导体如：砷化铟 2）工作原理图
I N E
UH
F M
B
3）霍尔电压:
IB UH k d
霍尔元件工作原理图
d－－薄片厚度 K－－霍尔系数其大小与元件的材料有关。
磁感应强度这个磁学量转换为____ 电压霍尔元件能够把___________ 这个电学量
பைடு நூலகம் 电容式位移传感器
6.1传感器及其工作原理
光电传感器
湿度传感器
机油压力传感器
超声波传感器
风速传感器
色标传感器
电磁流量计
角度位移传感器
1、什么是传感器?
传感器是指这样一些元件：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规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
非电学量
角度位移速度加速度压力温度湿度声强光照强度 ………
电容器极板
电介质板
x
被测物体
示意图电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。
4、电容式传感器
（1）测定角度θ
动片
θ
（2）测定液面高度h
金属芯线电介质
导电液体
定片
（3）测定压力F
固定电极可动电极
（4）测定位移x
极板电介质
待测压力F
x
极板
小结
1、传感器：
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、敏感元件：
传感器
电学量
电压
电流
电阻

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