人教版高二物理选修3-2传感器及其工作原理ppt课件
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高中物理 第六章 第1节 传感器及其工作原理课件 新人教版选修3-2
[答案] b、c 增大
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12
1．传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量 的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，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( )
答案：选 B
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14
考点二
光敏电阻和热敏电阻的应用
1．光敏电阻 (1)特点：光敏电阻一般由硫化镉等半导体材料做成，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，导电性变好。 (2)特性：光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。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。
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3
有一种电水壶为了防止烧干后引起事故，在水壶上安装了传感器，当 壶中的水减少到一定程度时，就会自动断电，这种水壶上安装了什么样的 传感器？
解析：这种水壶上安装了压力传感器。当水壶中的水减少到一定程度 时，压力减小，压力传感器使电路断开，起保护作用。
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4
2．光敏电阻 (1)特点：在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，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 光照强度 这个光学量转换为 电阻 这个电学量。
A．I 变大，U 变大 C．I 变小，U 变大
B．I 变小，U 变小 D．I 变大，U 变小
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18
[思路探究] (1)明确 NTC 半导体热敏材料制成的 R2 其电阻随温度如何变化。 (2)知道 R2 在电路中的位置及电路结构。
[解析] 当 R2 处出现火情时，NTC 热敏材料制成的传感器的电阻将减 小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压 将减小，U 减小；电路中的总电流增大，所以 R1 上的电压增大，显示器两 端的电压将减小，电流 I 减小，B 正确。
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1．传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量 的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，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( )
答案：选 B
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考点二
光敏电阻和热敏电阻的应用
1．光敏电阻 (1)特点：光敏电阻一般由硫化镉等半导体材料做成，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，导电性变好。 (2)特性：光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。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。
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有一种电水壶为了防止烧干后引起事故，在水壶上安装了传感器，当 壶中的水减少到一定程度时，就会自动断电，这种水壶上安装了什么样的 传感器？
解析：这种水壶上安装了压力传感器。当水壶中的水减少到一定程度 时，压力减小，压力传感器使电路断开，起保护作用。
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2．光敏电阻 (1)特点：在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，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 光照强度 这个光学量转换为 电阻 这个电学量。
A．I 变大，U 变大 C．I 变小，U 变大
B．I 变小，U 变小 D．I 变大，U 变小
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18
[思路探究] (1)明确 NTC 半导体热敏材料制成的 R2 其电阻随温度如何变化。 (2)知道 R2 在电路中的位置及电路结构。
[解析] 当 R2 处出现火情时，NTC 热敏材料制成的传感器的电阻将减 小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压 将减小，U 减小；电路中的总电流增大，所以 R1 上的电压增大，显示器两 端的电压将减小，电流 I 减小，B 正确。
《传感器及其工作原理》人教版高二物理选修3-2PPT课件
o
T
热敏电阻R-T关系示意图
霍尔元件
(1)材料：半导体 如砷化铟
(2)工作原理图
(3)霍尔电压:
UH
k IB d
FI
N
M
E
B UH
霍尔元件工作原理图
一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的 变化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件。 霍尔元件能够把_磁__感___应__强__度_这个磁学量转换为___电__这压个 电学量。
第6章 第1节 传感器
传感器及其工作原理
SENSOR AND ITS WORKING PRINCIPLE
主讲老师：XX 人教版 物理（高中）
某某高中
高二年级 选修3-2
某某高中
课堂引入：
自动门为什么可以自动开关? 它的工作原理是怎样的呢？
高二年级 选修3-2探来自一、什么是传感器如图所示，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关， 但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡就熄灭。 问：请大家推测，盒子里有什么样的装置才能出现这样的现象呢？
电压 电流 电阻 电容
物理信息 化学信息 生物信息
非电学量 的变化
转化 反映
电学量 的变化
传感器的工作原理
电
信
敏感元件
号
转换电路
传感器
各种传感器
探究二、常用敏感元件
1.光敏电阻
将光敏电阻和多用表的欧姆挡相连，随着光照不同，欧姆表示数有何变化？
根据演示实验思考以下问题：
（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换为什么量？ （4）如图所示，随着光照强度的增加，多用表的指针将如何偏转？
人教版高中物理选修3-2 传感器及其工作原理 PPT课件
_减__小___。
（2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如： 硫化镉
（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_载__流__子___ （自由电子和空穴）来导电
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
演示实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏 电阻放到盛水的杯中，向杯里倒入热水，
2、传感器的工作原理：
非电学量
敏感元件
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）
例1．如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡， R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A．AB电C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
干簧继电器的应用事例： 实验电源的过载保护(无需保险丝)
演示实验2：
出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提 起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。
光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
光照不同，表有何变化？
Ω
根据演示实验并结合教材P52的内容，思考问题： （1）光敏电阻有什么特性？ （2）光敏电阻采用什么材料制作？ （3）半导体材料导电的原理？ （4）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）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。一般随着光照强度的增大电阻值
（2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如： 硫化镉
（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_载__流__子___ （自由电子和空穴）来导电
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
演示实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏 电阻放到盛水的杯中，向杯里倒入热水，
2、传感器的工作原理：
非电学量
敏感元件
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）
例1．如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡， R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A．AB电C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
干簧继电器的应用事例： 实验电源的过载保护(无需保险丝)
演示实验2：
出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提 起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。
光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
光照不同，表有何变化？
Ω
根据演示实验并结合教材P52的内容，思考问题： （1）光敏电阻有什么特性？ （2）光敏电阻采用什么材料制作？ （3）半导体材料导电的原理？ （4）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）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。一般随着光照强度的增大电阻值
物理选修3-2人教版传感器及其工作原理(29张)-PPT优秀课件
传
1、光敏电阻
特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照
感
强度时，电阻的大小也随着改变。一般
器
会随着光照强度的增大而电阻值减小。
常
用
的
敏
感
元
件
光敏电阻的工作原理
硫化镉是一 种半导体材料，
无光照射时，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。
3、电容式传感器
（1）测定角度θ
动片 θ
定片
（2）测定液面高度h
金属芯线 电介质
导电液体
（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
物理选修3-2人教版 6.1传感器及其工作原理 (共29张PPT)
待测压力F
x
极板
物理选修3-2人教版 6.1传感器及其工作原理 (共29张PPT)
UH
k
IB d
UHnIB qdkIdB (其k中 n1)q
d——薄片的厚度 k——霍尔系数
霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压 这个电学量
物理选修3-2人教版 6.1传感器及其工作原理 (共29张PPT)
物理选修3-2人教版 6.1传感器及其工作原理 (共29张PPT)
小
1、传感器的概念
电容式位移传感器
电容器极板
x
电介质板 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）。
物理选修3-2人教版 6.1传感器及其工作原理 (共29张PPT)
制物理选修3-2人教版 6.1传感器及其工作原理 (共29张PPT) 作 传 感 器 常 用 的 敏 感 元 件
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6. 经典阅读可以让人们在潜移默化中 习得珍 贵的思 维方式 和价值 观念， 尤其是 在童年 、少年 和青年 时期。 7.经典阅读带来的思维模式和情感模 式就像 大脑的 最佳操 作系统 ，任何 时候安 装都不 算晚， 但一定 是越早 安装越 好。 8.家训和家风有着密切的联系，家庭 中的尊 长以身 作则， 同时又 教育其 他成员 循规守 矩，久 而久之 ，良好 的家风 便逐渐 形成并 延传下 来。 9.文中有多处文言的表达，这不但使 文章在 短小的 篇幅内 具有很 大的容 量，而 且使得 文章语 言典雅 ，充溢 着传统 文化的 魅力。 10.人类的发展，历史的进步，充分告 诉我们 ：个人 要自立 ，民族 要自立 ，人类 要自立 。只有 这样， 个人才 能成长 ，民族 才能自 强，人 类才会 发展。 美国艾 略特说 ：“天 上永远 不会掉 下玫瑰 来，如 果想要 更多的 玫瑰， 必须自 己种植 。
电容式位移传感器
下图是一种电容式位移传感器，请简单说一下它的工作原理
电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）
电感式位移传感器
如图是两种电感式微小位移传感器的原理图。 图甲中，1是待测物体，2是可以上下移动的软铁芯，3是固定的软铁芯， 2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上绕有线圈4.乙图中， 3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈 中平移。说明它们的工作原理，并尝试设计与线圈3或线圈4相连的电路。
电压
可能的工作原理
半导体受光照电阻变化
半导体受热电阻变化 金属受热电阻变化 电容极板（或介质）间位 置变化导致电容变化 磁感应强度（大小或方向） 变化导致霍尔电压变化
总结
传感器：
转换为
1.概念： 非电学量
电容式位移传感器
下图是一种电容式位移传感器，请简单说一下它的工作原理
电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）
电感式位移传感器
如图是两种电感式微小位移传感器的原理图。 图甲中，1是待测物体，2是可以上下移动的软铁芯，3是固定的软铁芯， 2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上绕有线圈4.乙图中， 3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈 中平移。说明它们的工作原理，并尝试设计与线圈3或线圈4相连的电路。
电压
可能的工作原理
半导体受光照电阻变化
半导体受热电阻变化 金属受热电阻变化 电容极板（或介质）间位 置变化导致电容变化 磁感应强度（大小或方向） 变化导致霍尔电压变化
总结
传感器：
转换为
1.概念： 非电学量
人教版高中物理选修(32)第6章第1讲《传感器及其工作原理》PPT课件
①正温度系数的热敏材料(PTC)，它的电阻随温度上升而增加． ②负温度系数的热敏材料(NTC)，它的电阻随温度的上升而下降． ③临界温度系数的热敏材料(CTC)，它的电阻在很小的温度范围 (临界)内急剧下降．
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器 3．金属热电阻 特点：电阻率随温度的升高而增大．金属电阻随温度的升高而增加．
课堂讲义
传感器及其工作原理
例1 关于传感器，下列说法正确的是( ) A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的 B．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的 C．传感器是将非电学量转变为电学量的装置 D．以上说法都不正确
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器
1．光敏电阻
(1)特点：阻工作原理
例3 在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用 的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、 信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热 电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的 元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特 性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水， 温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率， 读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度 计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较 大，则下列说法正确的是( ) A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
电场力与洛伦兹力平衡时，有 eUb＝evB， 电流 I＝neSv＝nev·bd 故 U＝nIeBd
故下表面电势高
对点练习
传感器及其工作原理
对传感器的理解 1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光 信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( ) A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器 3．金属热电阻 特点：电阻率随温度的升高而增大．金属电阻随温度的升高而增加．
课堂讲义
传感器及其工作原理
例1 关于传感器，下列说法正确的是( ) A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的 B．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的 C．传感器是将非电学量转变为电学量的装置 D．以上说法都不正确
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器
1．光敏电阻
(1)特点：阻工作原理
例3 在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用 的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、 信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热 电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的 元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特 性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水， 温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率， 读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度 计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较 大，则下列说法正确的是( ) A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
电场力与洛伦兹力平衡时，有 eUb＝evB， 电流 I＝neSv＝nev·bd 故 U＝nIeBd
故下表面电势高
对点练习
传感器及其工作原理
对传感器的理解 1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光 信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( ) A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
人教版选修3-2 第六章 第1节 传感器及其工作原理 课件(35张)
命题视角 3 霍尔元件的特性 如图所示，电流 I 流过长方体金属块，金属块宽度为 d，
高为 h，有一磁感应强度为 B 的匀强磁场，垂直于纸面向里， 金属块单位体积内的自由电子数为 n，试问金属块上、下表面 哪面电势高？电势差是多少？
[思路点拨] (1)金属导体中自由电荷是什么？ (2)自由电荷在图示磁场中所受洛伦兹力方向如何？ [解析] 因为载流子是自由电子，根据左手定则，让磁感线垂 直穿过手心，四指指向电子运动的反方向(即电流方向)，拇指 指向即电子受洛伦兹力的方向，则上表面积累负电荷，下表面 就积累多余等量的正电荷，即下表面的电势高．当电场力与洛 伦兹力平衡时，上、下表面的电压稳定，即
第六章 传感器
第1节 传感器及其工作原理
第六章 传感器
1.知道什么是传感器及传感器的工作原理． 2.掌握制 作传感器的常用元件的特征．(重点) 3．在理解传感器特征的基础上，掌握各元件的简单应用．(难 点)
【基础梳理】 一、什么是传感器 1．定义：能够感受力、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__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．
B．I 变小、U 变小 D．I 变大、U 变小
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析：
[解析] 当 R2 处出现火情时，R2 接入电路的电阻将减小，则 此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路 电压将减小，U 减小，电路中的总电流增大，所以 R1 上的电 压增大，R3 两端的电压将减小，电流 I 减小，B 正确． [答案] B
2．霍尔电压：如图所示，E、F 间通入恒定电流 I，同时外加 IB
人教版物理 选修3─2 第六章 传感器 第2节 传感器的应用 课件(共23张PPT) (共23张PPT)
定片 金属芯线 电介质 导电液体
图乙是测量液面高度h 的电容式传感器，原理是 。 由于C∝S，h发生变化，金属芯线和 乙 导电液体组成的电容发生变化，通过 测定C的变化，可以测量液面高度h 的 h 变化。
电源、继电器、滑动变阻器、电键、导
线若干.
实验步骤
一、热敏电阻特性实验： (温度升高电阻变小) ①将绝缘处理好的热敏电阻放入烧杯中的水 中，测量水温和热敏电阻的阻值. 记录下来. ②改变水的温度，多次测量水的温度和热敏 电阻的阻值，记录下来.
实验步骤
二、光敏电阻特性实验： (光照下电阻变小) 测量光敏电阻的阻值. 改变入射到光敏电 阻上的光强度，再次测量其电阻值并比较光的 强度变化与电阻变化的关系.
测位移 例题2：演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导 轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示 的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则 下列说法正确的是 ( )
B
A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C. 物体M不动时，电路中没有电流
例1. 惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这 个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原 理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑 杆上套一个质量为 m的滑块，滑块的两侧分别与劲度 系数均为 k 的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相 连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指 针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统 进行制导。1.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指 针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速 度 （ D） 10 10 0 A. 方向向左，大小为 k S/m B．方向向右，大小为 k S/m C．方向向左，大小为 2k S/m P U D. 方向向右，大小为 2k S/m
人教版高中物理(选修3-2)传感器及其工作原理优质PPT课件
为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯的 控制电路相接．当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源 接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是 ________信号，经传感器转换后，输出的是________信号．
解析： 声音信号 → 声传感器 → 电信号 → 控制开关
答案： 声 声音 电
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： 热敏电阻的图线是非线性的，即图线2，A错误， 热敏电阻由半导体制成，B对，半导体材料化学稳定性差，测温 范围小，灵敏度高．D正确．图1显然稳定性好，测温范围大， 但灵敏度低，C错误．
解析： R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，
当温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减
小，灯L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，
其余各项均错．
答案： C
【反思总结】 解此类问题时，R2相当于一个滑动变阻 器．要把R2与金属热电阻区别开．
【跟踪发散】 1－1：如图所示，将多 用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将 电表的两支表笔与一热敏电阻 Rt 的两端相 连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往 Rt 上擦一些酒精， 表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热 风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．
→IU分分的的变变化化
【跟踪发散】 2－1：如右图所示，将 多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表 的两支表笔分别与光敏电阻 RG 的两端相 连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用 不透光的黑纸将 RG 包裹起来，表针将向________(填“左”或 “右”)转动；若用手电筒照射 RG，表针将向________(填 “左”或“右”)转动．
人教版高中物理(选修3-2)第六章 传感器 本章高效整合优质PPT课件
(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度 变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．
(2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关 自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路．给1、 2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 (lx)时启动照明 系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计 电路的影响)
答案： (1)设计的控制电路如图所示．
随着信息技术和计算机技术的发展，传感器技术迈入了快 速发展时期．我国将传感器技术列为重点发展的尖端技术，投 入大量的人力物力，研制和开发了各种新型的传感器．传感器 技术已经深入到日常生活、生产、科学研究和军事技术等各个 领域，因此今后将是高考的热点之一．并且设置的题型较全， 考查内容常与力学及电路问题结合起来，体现了一定的设计、 创新能力．
2．常见传感器：日常生产、生活中常见传感器有：温度传 感器、光敏传感器、压力传感器、红外线传感器、位移传感器 等．
一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示．请应用这 一热敏电阻自行设计一控制电路．当温度高于某一值后红色指 示灯亮．而温度低于这一值时绿色指示灯亮．
给你的器材有；如图乙所示的继电器一只(a、b为常闭触点， c、d为常开触点)．热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指 示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干线．
1．传感器问题涉及知识点多、综合性强、能力要求高．传 感器的形式又多种多样，其原理有的还较难理解．因此搞清传 感器的工作原理及过程是求解问题的关键．在处理实际问题时， 应注意被测量和转换量之间的关系．传感器一般把被测量转换 成电学量，因此往往与敏感元件构成电路．认真分析电路结构 和各种敏感元件的特性，注意生活中的一些实例，开阔视野， 才能对具体问题灵活处理．
高中物理第六章传感器第一节传感器及其工作原理课件新人教选修32.ppt
1．干簧管是一种________的传感器． 2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、 化学成分等________，并能把它们按照一定的规律转换为 电压、电流等________，或转换为________的一类元件． 3．光敏电阻能够把________转换为________． 4 ． 热 敏 电 阻 或 金 属 热 电 阻 能 够 把 ________ 转 换 为 ________这个电学量． 5．霍尔元件能够把________转换为________这个电 学量．
当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即 qUb ＝qvB 又因为导体中的电流 I＝neSv＝nev·bd，故 U＝nIeBd
点评：①判断电势高低时注意载流子是正电荷还是负电 荷．
②由以上计算得上、下两表面间的电压稳定时 U＝nIdBe， 其中 n 为单位体积内的自由电荷数，e 为电子电荷量，对固 定的材料而言为定值，若令 k＝n1e，则 U＝kIdB，此即课本 所给出的公式．
答案：1.能够感知磁场 2．非电学量；电学量；电路的通断 3．光照强弱这个光学量；电阻这个电学量 4．温度这个热学量；电阻 5．磁感应强度这个磁学量；电压
(1)传感器是这样一类元件：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，或转化为电路的通断．
如图所示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，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情
况．以下说法中正确的是
()
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面 时，UH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
高二物理人教版选修3-2：第六章 1 传感器及其工作原理 PPT
答案 设薄片厚度为d，EF方向长度为l1，MN方向长度为 l2，薄片中的载流子受到洛伦兹力发生偏转，使半导体内 部出现电场，载流子同时受到电场力和洛伦兹力的作用， 当洛伦兹力与电场力平衡时，M、N间电势差达到稳定. 即 qUl2＝qvB 再根据电流的微观表达式I＝nqvS，S＝l2d 整理得：U＝nIqBd
三、热敏电阻和金属热电阻
问题设计
如图4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 图4 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 由于酒精挥发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增 大，指针将向左偏；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，指针将向右偏.
(2)将电压表接在b、c之间，当油箱中油量减少时，电压 表的示数将 增大 (选填“增大”或“减小”).
解析 把电压表接在b、c之间，油量减少时，R增大，电 压表的示数增大.
二、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应用
例2 如图7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( )
知识探究
图1
盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？
答案 盒子里用到了干簧管.把干簧管串入电路，当磁铁 靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能 起到开关的作用.
要点提炼
1.干簧管结构：如图2所示，它只是玻璃管内封
入的两个 软磁性材料 制成的簧片.
作用：在电路中起到 开关 的作用，它是一种能
二、光敏电阻
问题设计
在工厂生产车间的生产线上安装计数 器后，就可以准确得知生产产品的数 量，如图3所示为光敏电阻自动计数器
人教版选修3-2 第六章 第1节 传感器及其工作原理 课件(35张)
7．(多选)电容式话筒的保真度比 动圈式话筒好，其工作原理如图所 示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和 固定电极N形成一个电容器，被直 流电源充电．当声波使膜片振动 时，电容发生变化，电路中形成变 化的电流．在膜片向右运动的过程中( )
A．电容变大 B．电容变小 C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流
指针向右偏．F不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到
零刻度．故选A.
谢谢观看！
3．(多选)关于光敏电阻，下列说法正确的是( ) A．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 B．硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导 电性能差 C．硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导 电性能良好 D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多， 导电性能变好
要点二 常用的敏感元件 1．光敏电阻 (1)定义 光敏电阻是一种电阻值随射入光的 6 ___强__弱_____而改变的电 阻器．
(2)工作原理 光敏电阻主要材料是硫化镉，硫化镉是一种 7 ___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，载流子增多，导电性能变好． (3)作用 光敏电阻能够把 8 __光__照__强__弱__这个光学量转换为 9 __电__阻____ 这个电学量． (4)应用 自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报 警器等都是利用了光电传感器的原理．
③特点
金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较 13 _____差_____．
(3)热敏电阻或金属热电阻能够把 14 ___温__度_____这个热学量 转换为 15 ___电__阻_____这个电学量．
3．霍尔元件 (1)定义 霍尔元件是利用 16 __霍__尔__效__应__制成的新型磁敏元件．霍尔 传感器是由霍尔元件、放大器、温度补偿电路及稳压电路构成 的．
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4、霍尔元件
在一个很小的矩形半导体（例
感
如砷化铟）薄片上，制作4个
器
电极，就成了一个霍尔元件。
常
用
的
I
敏
F
感
C
D
元 件
EB
UH
霍尔元件工作原理图
17
霍尔效应
当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面 间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定 的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍 尔电压
3、电容式位移传感器
电容器极板
xቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电介质板 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）。
15
3、电容式传感器
（1）测定角度θ
动片 θ
定片
（2）测定液面高度h
金属芯线 电介质
导电液体
（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
16
制
作 传
触觉
机械自动化设备 获取外界信息
光传感器 湿度传感器 气体传感器 声音传感器 味传感器
温度传感器 压力传感器
8
离子感烟器
明火探测器
温度传感器
自动旋转门
9
光电传感器
湿度传感器
机油压力传感器
超声波传感器 10
风速传感器
全自动血压机
雷达测速仪
红外耳温计
11
制 作 3、传感器常用的敏感元件
传
1、光敏电阻
2.介绍光敏电阻、热敏电阻、 霍尔元件三种敏感 元件．了解其性能和工作原理。
3.了解非电学量转换成电学量的技术意义，进一步 拓展学生的思维，进一步探讨科技发展给人类带来 的利与弊。
2
引 入 新 课
自动门
自动干手机
酒精含量测试仪
3
电子秤
什 么 干簧管 是 传 感 器 ？
原理：当磁体靠近干簧管 (或给控制线圈通断电） 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
本工作原理是（ BD ）
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计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A
信号
R1 处理
R2
系统
21
例2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三 只元件分别接入如图所示电路中A、B两点 后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧 姆表的示数，下列说法正确的是（ AC ） A B
传感器
传感器是指这样一类元件：
它能够感知诸如力、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，或转化为电路的通断。
6
2.传感器的作用
非电学量
传感器
电学量
受力 温度
磁场
声T音ex等t
传感器
测量、传输、处理和控制
电流 电压 电阻 电容等
7
人获取外界信息
视觉 嗅觉 听觉 味觉
特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照
感
强度时，电阻的大小也随着改变。一般
器
会随着光照强度的增大而电阻值减小。
常
用
的
敏
感
元
件
12
光线-----
声 音
延
光敏传感器 声敏传感器
时 电
灯
路
光
控制装置
线
走廊声控灯的工作原理
13
2、热敏电阻
特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_减__小__，
具有负温度系数
14
4
干簧管的应用
应用对象 电梯 电话
微波炉 冰箱 煤气表 汽车
功能
选层控制 折叠式手机的开关 有线电话听筒拿离时的开关控制 炉门的开关控制 门的开关控制 流量控制 安全气囊的开关控制 天窗/车窗 开关控制 安全带的扣妥/松拖警示
5
1.传感器的定义：
物理信息 化学信息 生物信息
敏感元件 转换电路
电信号
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小结
1、传感器的概念
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
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）
电学量
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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
18
可以证明，霍尔电压UH：
载流子在洛伦兹力作用下侧移， 两个侧面出现电势差.当达到稳定状 态时,洛仑兹力与电场力平衡
q UH qBv b
电流的微观表达式 I nq(bd)v
UH
k
IB d
U H
IB nqd
k
IB d
(其中k
1) nq
d——薄片的厚度 k——霍尔系数
霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压 这个电学量
A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较 大，这只元件一定是热敏电阻
B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化， 这只元件一定是定值电阻
C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变 化较大，这只元件一定是光敏电阻
D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相 同，这只元件一定是定值电阻
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我要认真学习 以后去制作属 于我的机器人
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航空航天宇宙飞船
飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、 气压、磁场、振动测量。“阿波罗10”飞船对 3295个参数进行检测，其中：温度传感器559 个、压力传感器140个、信号传感器501个、遥 控传感器142个
专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的
集合体
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学习目标：
1.通过观察一些现象和常见的事例，初步了解传感器 的概念，了解传感技术在信息时代的作用与意义。