认识传感器课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

完成检测。
转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部
分——完成转换。
如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼
为转换元件。
这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很
多的。例如，热电偶、压电晶体等都是这种形式的传
感器。
一、认识传感器—工作原理
非电学量
需要被测量的物理量
敏感元件
能直接感受或响应外界被测非电学
电容式位移传感器能把物体的位移这个力学
量转换为电容这个电学量。
二、常用传感器—霍尔元件
洛伦兹力等于电场力：
电流微观表达式：
联立得：
UH
q
qBv
b
I nq(bd )v
IB
UH
nqd
令
K
1
nq
UH K
IB
d
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。
课堂总结
1.光敏电阻（光传感器）
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。
2.热敏电阻和金属热电阻（ 温度传感器）
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。
3.电阻应变片（力传感器）
应变片发生形变时其电阻随之发生变化，把形变这个力学量转换为电压这
个电学量。
4.电容式传感器 （位移传感器）
。
电容式位移传感器能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量
生变化的现象，称为压阻效应。
二、常用传感器—电阻应变片
2.应用实例——电子秤
F
金属梁
应变片
应变片
在梁的自由端施力 F ，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上
表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变
越大，应变片的电阻变化就越大。
应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。
解析 传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等,A
错误,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,C错误;水
银温度计根据热胀冷缩来测量温度,不是传感器,D错误。
答案 B
量
转换元件
将敏感元件输出的信号转换成电学
量
转换电路
电学量信号放大
电学量
二、常用传感器—光敏电阻
硫化镉
光强——电阻率小
光弱——电阻率大
把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再
用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极。
二、常用传感器—光敏电阻
2.光敏电阻的应用 ——计数器
A是发光仪器
B是接收光信号的仪器
无物品、有光照、电阻小、电压低
课堂练习
1.在一些宾馆的洗手间经常装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传
感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干。手靠近自动干
手机能使传感器工作,是因为(
)
A.改变温度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱB.改变湿度
C.改变磁场
D.改变电容
解析 自动干手机是一个电容器,当手靠近时,改变了电容器的电容,自动干
手机开始工作,故选D。
用半导体材料制作热敏电阻
二、常用传感器—金属热电阻和热敏电阻
2.应用实例——低油位报警装置
给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。
当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻
发出的热量会被液体带走，温度基本不变，
阻值较大，指示灯不亮。
液位报警示意图
当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导
致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。
有物品、挡光、电阻大、电压高
这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现
自动计数的功能。
二、常用传感器—金属热电阻和热敏电阻
1.金属热电阻和热敏电阻
温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能。
金属的电阻率随温度的升高而增大
用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
有些半导体在温度上升时电阻减小
对,D错。
答案 ABC
课堂练习
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(
)
A.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两板间的电场强度减小
D.R1消耗的功率增大
向b侧偏转,|φa-φb|=0,即不产生霍尔效应,故D选项错误。
答案:AC
课堂练习
3.(多选)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
解析 干簧管能感知磁场,是因为当两个簧片处于磁场中时,两个簧片被磁
D.其他条件不变,将铜板改为NaCl溶液时,电势结果仍然一样
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,A对,B错;因|φa-φb|=k ,所以
B一定,电流增大时,|φa-φb|增大,C对;若将铜板改为NaCl溶液,溶液中的正、负离子均
错误,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,C错误;水
银温度计根据热胀冷缩来测量温度,不是传感器,D错误。
答案 B
课堂练习
4.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
油位高→电阻大→灯不亮
油位低→电阻小→灯亮
通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
二、常用传感器—电阻应变片
1.原理与特性
①金属电阻应变片
L
R
S
拉力→L变长→S变小→电阻变大
金属的电阻应变效应
压力→L变短→S变大→电阻变小
②半导体电阻应变片
当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发
压力传感器
传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官
一、认识传感器—作用
知识点一 认识传感器
1.神奇的传感器
（1）干簧管是一种能够感知 磁场
的传感器。
（2）楼道灯白天不亮，晚上有声音时亮，是因为楼道的灯安装了 声控—光
控
开关。
（3）一些宾馆安装了自动门，当人走近时，门会自动打开，是因为自动门安装
了
红外线 传感器。
（4）交通警察在检查司机是否酒后开车时，用的是“便携式酒精检测仪”，上
面安装了
乙醇
传感器。
一、认识传感器—分类
1.物理传感器：力传感器、磁传感器、声传感器等
利用温度传感器制
成的电子体温计
利用压力传感器制
成的电子秤
利用光学传感器制
成的手机解锁键
一、认识传感器—分类
2.化学传感器： 离子传感器、气体传感器等
答案 D
课堂练习
2.(多选)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
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
利用电化学气体传感器
制成的可燃气体报警器
利用离子传感器制成
的负氧离子传感器
一、认识传感器—分类
3.生物传感器 ：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等
利用葡萄糖生物传感器
制成的血糖仪
利用生物传感器制
成的心率仪
一、认识传感器—工作原理
1.传感器的核心部分——敏感元件、转换元件
敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分——
化而接通,所以是作为开关来使用的,当磁场靠近或远离的时候,就会实现
闭合或断开。
答案 CD
课堂练习
4.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
解析 传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等,A
二、常用传感器—电容式位移传感器
如图所示，当被测物体在左、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。
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？
根据电容的定义式
C
Q
，可知，给电容器带上一定的电荷，然后用静
U
电计来检测两极板间电势差的变化，就可判断电容的变化。
2
,Q=CU2 可知 Q、E'都增大,故 A 正确,C 错误。
课堂练习
4.(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>φb
B.电势φb>φa
C.B一定,电流增大时,|φa-φb|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 I=
知 I 变小,又 U=E总
Ir,电压表的读数 U 增大,B 正确;又由 P1=I2R1 可知,R1 消耗的功率 P1 变小,D 错
误;电容器两板间的电压 U2=U-U1,U1=IR 1,可知 U1 变小,U2 变大,由电场强度
E'=
高中物理
第5章
第
5章
选择性必修二
传感器
课堂引入
红外感应自动门
酒精测试仪
它们是通过什么东西“感知”外界的？
一、认识传感器—生活中的传感器
1.生活的例子
自动路灯
电子秤
酒精浓度检测
自动门
红外线温度计
一、认识传感器—作用
视觉
光传感器
嗅觉
湿度传感器
气体传感器
听觉
声音传感器
味觉
味传感器
触觉、温觉
温度传感器