高中物理 电感 电容 传感器 课件 高考物理课件
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第十章 交变电流
传感器
第3讲 电感 电容 传感器
一、电感、电容对交变电流的作用 1.电感对交变电流的阻碍作用
(1)电感对交变电流的阻碍作用与自感系数和交变电流的频率有关，自感
系数、交变电流的频率越大，电感对交变电流的阻碍作用越大.
(2)扼流圈有两种：一种叫做低频扼流圈，线圈的自感系数L很大，作用
是“ 通直流，阻交流 ”，另一种叫做高频扼流圈，线圈的自感系数很小，
有： 热电传感器 、 光电传感器 、 声电传感器 、力传感器等.
2.光敏电阻：通常是由硫化镉等 半导体 制成，其特点是光照变强，电阻 变小 .光敏电阻是把 光照强度这个光学量转换为 电阻 这一电学量的元件. 3.金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻是由铂、铜等 金属材料 制成，其 特点是温度升高，电阻变大 ；热敏电阻是由半导体材料制成，其特点是 温度升高，电阻 变小 .它们都能够把温度这个热学量转化为 电阻 这个电 学量.
解析 答案
图4
在交流电路中，电感L的作用是通低频、阻高频，电容C的作用是
变式1
(2017· 无锡市期末)如图5，交流电源的电动势有效值与直流电源
的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别 与定值电阻、电感器和电容器相接.当 S接1时三个灯泡的亮度相同，那 么S接2时 A.三个灯泡亮度相同 B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮 C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮 √ D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 图5
IB kd 半导体材料 4.霍尔元件：通常是由 制成，其产生的霍尔电压UH＝ .霍
尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换为电压这个电学量.
5.力传感器：典型的应用是电子秤，其中的主要元件为 应变片 ，它的作 用是将 物体形变 这一力学量转化为 电压 这一电学量. 6.温度传感器：典型的应用是日光灯启动器和电熨斗，其中的主要元件 为双金属片.日光灯启动器中的 双金属片 ，其外层材料的热膨胀系数小 于内层材料的热膨胀系数.电熨斗的工作原理(如图1)：
Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、
滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电
器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干.
E2 选 为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用____( R2 选填“R1”或“R2”). 填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用____(
图1
双金属片上层金属的热膨胀系数 大于 下层，常温下，弹性铜片和双金属 片触点是 接触 的，通电后，电热丝发热，当温度升高到某一值时，双金 属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲， 使触点 分离 ，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属 片收缩恢复原状，两触点又 接触 ，接通电路. 调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度 升高 ；上提弹性铜片，可 降低 触点的分离温度，从而实现了调温控制. 7.感温铁氧体：也叫感温磁体.常温下具有 铁磁性 ，能够被磁体吸引，当 温度上升到约103 ℃时，就 失去铁磁性 ，不能被磁体吸引了.这个温度在 物理学中称为该材料的“ 居里温度 ”或“ 居里点 ”.
作用是“ 通低频，阻高频 ”.
2.电容器对交变电流的阻碍作用
(1) 电容对交变电流的阻碍作用与电容和交变电流的频率有关，电容、
交变电流的频率越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小.
(2)电容器在电路中表现为“ 通交流、隔直流、通高频、阻低频 ”.
二、传感器
1.传感器一般概念
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
解析
答案
命题点二 温度传感器的应用
能力考点
师生共研
例2
(2017· 江苏单科· 11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实
验原理电路图如图6所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在 电源E两端，当继电器的电流超过15 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止 加热，实现温控.继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关 系如下表所示. t /℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
9.光传感器：如图3所示，光传感器是将 光信号 转化为 电信号 的装置，实 际应用有鼠标器和火灾报警器等，烟雾式火灾报警器是利用烟雾对光的 散射来工作的.罩内装有 发光二极管 、光电三极管和 不透明挡板 .平时光 电三极管收不到发光二极管发出的光，呈 高电阻 状态.当烟雾进入罩内后 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.
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.把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进
行测量、传输、处理和控制了.传感器是一种采集信息的重要器件.
一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为
电 信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理 . 常见的传感器
8.电饭锅：结构图如图2所示.
其工作过程：开始煮饭时 压下 开关按钮， 由于常温下感温铁氧体具有磁性，永磁体 将 吸引感温磁体，因此手松开后这个按钮 不会恢复到图示位置，则触点接触，电路 图2 接通，这时电饭锅处于 加热 状态.当水沸腾时，水的温度保持沸点 不变 ， 故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热.当饭煮熟后，水分被大米吸收， 锅底的温度 上升，当温度超过103 ℃时，感温磁体失去磁性，由于 弹簧的 作用，按钮开关将恢复到如图所示的位置，切断电源，从而停止加热.
图3
研透命题点
命题点一 电感、电容对交流电路的影响
能力考点
科· 7)某音响电路的简化电路图如图4所示，输
入信号既有高频成分，也有低频成分，则 A.电感L1的作用是通高频 B.电容C2的作用是通高频 √ C.扬声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分 √ 解析 通高频、阻低频，故A错误，B正确； 结合电路结构分析可知，C错误，D正确.
传感器
第3讲 电感 电容 传感器
一、电感、电容对交变电流的作用 1.电感对交变电流的阻碍作用
(1)电感对交变电流的阻碍作用与自感系数和交变电流的频率有关，自感
系数、交变电流的频率越大，电感对交变电流的阻碍作用越大.
(2)扼流圈有两种：一种叫做低频扼流圈，线圈的自感系数L很大，作用
是“ 通直流，阻交流 ”，另一种叫做高频扼流圈，线圈的自感系数很小，
有： 热电传感器 、 光电传感器 、 声电传感器 、力传感器等.
2.光敏电阻：通常是由硫化镉等 半导体 制成，其特点是光照变强，电阻 变小 .光敏电阻是把 光照强度这个光学量转换为 电阻 这一电学量的元件. 3.金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻是由铂、铜等 金属材料 制成，其 特点是温度升高，电阻变大 ；热敏电阻是由半导体材料制成，其特点是 温度升高，电阻 变小 .它们都能够把温度这个热学量转化为 电阻 这个电 学量.
解析 答案
图4
在交流电路中，电感L的作用是通低频、阻高频，电容C的作用是
变式1
(2017· 无锡市期末)如图5，交流电源的电动势有效值与直流电源
的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别 与定值电阻、电感器和电容器相接.当 S接1时三个灯泡的亮度相同，那 么S接2时 A.三个灯泡亮度相同 B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮 C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮 √ D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 图5
IB kd 半导体材料 4.霍尔元件：通常是由 制成，其产生的霍尔电压UH＝ .霍
尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换为电压这个电学量.
5.力传感器：典型的应用是电子秤，其中的主要元件为 应变片 ，它的作 用是将 物体形变 这一力学量转化为 电压 这一电学量. 6.温度传感器：典型的应用是日光灯启动器和电熨斗，其中的主要元件 为双金属片.日光灯启动器中的 双金属片 ，其外层材料的热膨胀系数小 于内层材料的热膨胀系数.电熨斗的工作原理(如图1)：
Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、
滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电
器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干.
E2 选 为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用____( R2 选填“R1”或“R2”). 填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用____(
图1
双金属片上层金属的热膨胀系数 大于 下层，常温下，弹性铜片和双金属 片触点是 接触 的，通电后，电热丝发热，当温度升高到某一值时，双金 属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲， 使触点 分离 ，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属 片收缩恢复原状，两触点又 接触 ，接通电路. 调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度 升高 ；上提弹性铜片，可 降低 触点的分离温度，从而实现了调温控制. 7.感温铁氧体：也叫感温磁体.常温下具有 铁磁性 ，能够被磁体吸引，当 温度上升到约103 ℃时，就 失去铁磁性 ，不能被磁体吸引了.这个温度在 物理学中称为该材料的“ 居里温度 ”或“ 居里点 ”.
作用是“ 通低频，阻高频 ”.
2.电容器对交变电流的阻碍作用
(1) 电容对交变电流的阻碍作用与电容和交变电流的频率有关，电容、
交变电流的频率越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小.
(2)电容器在电路中表现为“ 通交流、隔直流、通高频、阻低频 ”.
二、传感器
1.传感器一般概念
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
解析
答案
命题点二 温度传感器的应用
能力考点
师生共研
例2
(2017· 江苏单科· 11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实
验原理电路图如图6所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在 电源E两端，当继电器的电流超过15 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止 加热，实现温控.继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关 系如下表所示. t /℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
9.光传感器：如图3所示，光传感器是将 光信号 转化为 电信号 的装置，实 际应用有鼠标器和火灾报警器等，烟雾式火灾报警器是利用烟雾对光的 散射来工作的.罩内装有 发光二极管 、光电三极管和 不透明挡板 .平时光 电三极管收不到发光二极管发出的光，呈 高电阻 状态.当烟雾进入罩内后 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.
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.把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进
行测量、传输、处理和控制了.传感器是一种采集信息的重要器件.
一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为
电 信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理 . 常见的传感器
8.电饭锅：结构图如图2所示.
其工作过程：开始煮饭时 压下 开关按钮， 由于常温下感温铁氧体具有磁性，永磁体 将 吸引感温磁体，因此手松开后这个按钮 不会恢复到图示位置，则触点接触，电路 图2 接通，这时电饭锅处于 加热 状态.当水沸腾时，水的温度保持沸点 不变 ， 故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热.当饭煮熟后，水分被大米吸收， 锅底的温度 上升，当温度超过103 ℃时，感温磁体失去磁性，由于 弹簧的 作用，按钮开关将恢复到如图所示的位置，切断电源，从而停止加热.
图3
研透命题点
命题点一 电感、电容对交流电路的影响
能力考点
科· 7)某音响电路的简化电路图如图4所示，输
入信号既有高频成分，也有低频成分，则 A.电感L1的作用是通高频 B.电容C2的作用是通高频 √ C.扬声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分 √ 解析 通高频、阻低频，故A错误，B正确； 结合电路结构分析可知，C错误，D正确.