高中物理 第5章 傳感器及其應(yīng)用 第1、2節(jié) 揭開(kāi)傳感器的“面紗”、常見(jiàn)傳感器的工作原理課件 魯科版選修3-2.ppt

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傳感器及其應(yīng)用 第5章 第1節(jié)揭開(kāi)傳感器的 面紗 第2節(jié)常見(jiàn)傳感器的工作原理 記學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道什么是傳感器 2 知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義 3 了解傳感器的基本構(gòu)成及各部分作用 4 通過(guò)動(dòng)手制作體會(huì)傳感器的工作原理 學(xué)基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué) 1 定義 能夠感受外界信息 并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成 的器件或裝置 叫做傳感器 2 應(yīng)用 傳感器通常應(yīng)用在 和自動(dòng)控制系統(tǒng)中 擔(dān)負(fù)著信息采集和轉(zhuǎn)化任務(wù) 與壓力 位移 速率 加速度 流量 溫度 濃度等 相比 電壓 電流 電阻 電容和電感等電學(xué)量更加便于儀表顯示和用于自動(dòng)控制 所以傳感器通常需要把 量轉(zhuǎn)化為 量 一 什么是傳感器 電信號(hào) 自動(dòng)測(cè)量 非電學(xué)量 非電學(xué) 電學(xué) 1 種類(lèi) 按傳感器工作原理的不同把傳感器分為 傳感器 傳感器和 傳感器 1 傳感器是利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測(cè)出待測(cè)對(duì)象信息的傳感器 如電容傳感器 電感傳感器 光電傳感器 壓電傳感器等 二 種類(lèi)繁多的傳感器 物理 化學(xué) 生物 物理 2 傳感器是利用化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)信息的傳感器 如氣敏傳感器 濕敏傳感器等 3 傳感器是指通過(guò)生物化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)信息的傳感器 它是由固定生物體和適當(dāng)轉(zhuǎn)換器件組合成的系統(tǒng) 如組織傳感器 細(xì)胞傳感器 酶?jìng)鞲衅鞯?化學(xué) 生物 2 傳感器的一般結(jié)構(gòu) 1 結(jié)構(gòu) 傳感器一般由 元件 轉(zhuǎn)換元件和 電路組成 有時(shí)還需要加輔助電源 敏感 轉(zhuǎn)換 2 各部分的功能 敏感元件 是傳感器的核心部分 利用材料的某種 制成的 轉(zhuǎn)換元件 是傳感器中將 信號(hào)轉(zhuǎn)換成 的電子元件 轉(zhuǎn)換電路 作用是將轉(zhuǎn)換電路得到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳輸或測(cè)量的 輸出 敏感特性 非電學(xué) 電信號(hào) 電學(xué)量 1 光電傳感器 光電傳感器是一種能夠感受 信號(hào) 并按照一定規(guī)律把 信號(hào)轉(zhuǎn)換成 信號(hào)的器件或裝置 它采用的敏感元件是 電阻 2 光敏電阻 光敏電阻是用金屬硫化物等 材料制成的 當(dāng)光照射到這些半導(dǎo)體物質(zhì)上時(shí) 它的電阻率 阻值也隨之 入射光強(qiáng) 電阻 入射光弱 電阻 3 光電傳感器的工作原理 光敏電阻能夠把 這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為 這個(gè)電學(xué)量 三 光電傳感器的原理 光 光 電 光敏 半導(dǎo)體 減小 減小 小 大 光照強(qiáng)弱 電阻 1 溫度傳感器 溫度傳感器是一種將 變化轉(zhuǎn)換為 變化的裝置 2 敏感元件 溫度傳感器中常見(jiàn)敏感元件有 和 等 它們都是利用敏感元件的某種電學(xué)特性隨 變化而變化的特性制成的 3 熱敏電阻 半導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫度的變化而改變 熱敏電阻就是利用半導(dǎo)體的這種特性制成的 上述實(shí)驗(yàn)使用的NTC熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小 還有一種PTC熱敏電阻 它的阻值隨溫度的升高而 四 探究溫度傳感器的原理 溫度 電學(xué)量 熱敏電阻 熱電阻 溫度 增大 4 溫度傳感器的工作原理 溫度傳感器利用的是熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把 這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為 這個(gè)電學(xué)量的特性 5 應(yīng)用 熱敏電阻是一種靈敏度極高的溫度傳感器 在測(cè)溫過(guò)程中響應(yīng)非?？?利用熱敏電阻制成的電子體溫計(jì)能很快測(cè)出體溫 家用電器 如電腦 空調(diào) 電冰箱等 的溫度傳感器主要使用 電阻 溫度 電阻 熱敏 悟名師指點(diǎn) 1 三類(lèi)傳感器的異同 1 相同點(diǎn) 都能將感受到的非電學(xué)量信息轉(zhuǎn)化成電學(xué)量 都是利用敏感元件的某種敏感效應(yīng)制成的 2 不同點(diǎn) 三類(lèi)傳感器的工作原理不同 所利用的敏感元件的敏感效應(yīng)不同 生物傳感器與物理傳感器和化學(xué)傳感器的最大區(qū)別在于生物傳感器的感受器中含有生命物質(zhì) 一 三類(lèi)傳感器的異同及常見(jiàn)傳感器 2 幾種常見(jiàn)傳感器的工作原理及用途比較 傳感器與電腦相結(jié)合 構(gòu)成了神通廣大的自動(dòng)控制與自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) 物理傳感器作為開(kāi)發(fā)最早的一類(lèi)傳感器 種類(lèi)繁多 性能穩(wěn)定 技術(shù)成熟 應(yīng)用也最廣泛 發(fā)現(xiàn)新的敏感材料是開(kāi)發(fā)新式傳感器的基礎(chǔ) 1 下列關(guān)于傳感器的說(shuō)法正確的是 A 所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的B 金屬材料也可以制成傳感器C 傳感器主要是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)D 溫度傳感器只能由半導(dǎo)體材料制成解析 半導(dǎo)體材料可以制成傳感器 其他材料也可以制成傳感器 如金屬氧化物氧化錳就可以制成溫度計(jì) 所以A錯(cuò) B正確 D錯(cuò) 傳感器不但能感知電壓的變化 還能感受力 溫度 光 聲 化學(xué)成分等非電學(xué)量 所以C錯(cuò) 答案 B 1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 以半導(dǎo)體材料硅為例說(shuō)明半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 下圖是硅原子排列示意圖 每個(gè)原子的最外層有4個(gè)電子 由于熱運(yùn)動(dòng)或其他原因 其中極少數(shù)電子可能獲得較大的能量 掙脫原子的束縛而成為自由電子 這樣 在原來(lái)的地方就留下一個(gè)空位 稱(chēng)為 空穴 空穴相當(dāng)于一個(gè)正電荷 當(dāng)這個(gè)空穴由附近原子中的電子來(lái)填補(bǔ)時(shí) 就出現(xiàn)了一個(gè)新的空穴 這種變化相當(dāng)于空穴在移動(dòng) 二 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理及光敏電阻的特性 如果有了外電場(chǎng) 自由電子和空穴會(huì)向相反的方向做定向移動(dòng) 于是在半導(dǎo)體中形成了電流 自由電子和空穴都叫做載流子 carrier 2 光敏電阻的特性當(dāng)光敏電阻受到光照射時(shí) 會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子 同時(shí)也形成更多的空穴 于是導(dǎo)電性明顯地增強(qiáng) 電阻減小 不受光照射時(shí)的電阻阻值是受光照射時(shí)的100倍 1000倍 1 半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機(jī)理決定了光敏電阻的電阻特性 不要將光敏電阻與金屬電阻混淆 2 光照越強(qiáng) 光敏電阻的電阻率越小 反之則越大 2 如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖 其中R1為光敏電阻 R2為定值電阻 此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是 A 當(dāng)有光照射R1時(shí) 信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B 當(dāng)有光照射R1時(shí) 信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C 信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D 以上說(shuō)法都不對(duì)解析 當(dāng)光照射光敏電阻R1時(shí) 光敏電阻R1的阻值減小 回路中電流增大 R2兩端的電壓升高 信號(hào)處理系統(tǒng)得到高電壓 計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓 就計(jì)一次數(shù) 從而能達(dá)到計(jì)數(shù)的目的 故正確答案為A C 答案 AC 1 熱敏電阻熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成 當(dāng)半導(dǎo)體材料的溫度升高時(shí) 必定接收了外界的能量 自己的內(nèi)能增加 加劇內(nèi)部分子 或原子 的熱運(yùn)動(dòng) 使很多束縛電荷變?yōu)樽杂呻姾?載流子增多 增強(qiáng)了導(dǎo)電性 熱敏電阻有溫度系數(shù)大 靈敏度極高 反應(yīng)迅速 體積小 壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn) 三 熱敏電阻的特性 分類(lèi)及應(yīng)用 2 熱敏電阻的兩種類(lèi)型熱敏電阻的電阻率隨溫度變化而明顯變化 常見(jiàn)的有兩種類(lèi)型 1 正溫度系數(shù)熱敏電阻 PTC熱敏電阻 這種熱敏電阻的電阻率隨溫度升高而增大 其特性與金屬熱電阻相似 其電阻隨溫度的變化圖象如圖 2 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 NTC熱敏電阻 這種熱敏電阻的電阻率隨溫度升高而明顯減小 其電阻隨溫度的變化圖象如圖 3 熱敏電阻的用途熱敏電阻可以將溫度這一非電學(xué)量的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化 進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電流或電壓這些電學(xué)量的變化 理論上說(shuō) 所有與溫度有關(guān)的問(wèn)題都可以使用熱敏電阻 熱敏電阻的靈敏性好但穩(wěn)定性較差 測(cè)溫范圍較小 1 熱敏電阻的阻值隨溫度的升高其阻值有可能減小 也有可能增大 2 半導(dǎo)體熱敏電阻雖然有很多優(yōu)點(diǎn) 但其測(cè)溫范圍較小 3 半導(dǎo)體熱敏電阻不能用來(lái)制造標(biāo)準(zhǔn)電阻 3 如圖所示 將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于 歐姆 擋 再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻Rt 的兩端相連 這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中間 若往Rt上擦一些酒精 表針將向 填 左 或 右 移動(dòng) 若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻 表針將向 填 左 或 右 移動(dòng) 解析 若往Rt上擦一些酒精 由于酒精蒸發(fā)吸熱 熱敏電阻Rt溫度降低 電阻值增大 所以電流減小 指針應(yīng)向左偏 用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻 熱敏電阻Rt溫度升高 電阻值減小 電流增大 指針向右偏 答案 左右 1 電容式傳感器的工作原理電容器的電容C決定于極板正對(duì)面積S 板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素 如果某一物理量 如角度 位移s 深度h等 的變化能引起上述某個(gè)因素的變化 必將引起電容的變化 通過(guò)測(cè)定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化 四 電容式傳感器的原理及應(yīng)用 2 電容式傳感器的一些常見(jiàn)應(yīng)用 1 圖甲是用來(lái)測(cè)定角度 的電容式傳感器 當(dāng)動(dòng)片與定片之間的角度 發(fā)生變化時(shí) 引起極板正對(duì)面積S的變化 使電容C發(fā)生變化 知道C的變化 就可以知道 的變化情況 甲乙 2 圖乙是測(cè)定液面高度h的電容式傳感器 在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì) 放入導(dǎo)電液體中 導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個(gè)極 導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì) 液面高度h發(fā)生變化時(shí) 引起正對(duì)面積發(fā)生變化 使電容C發(fā)生變化 知道C的變化 就可以知道h的變化情況 4 圖丁是測(cè)定位移s的電容式傳感器 隨著電介質(zhì)進(jìn)入極板間的長(zhǎng)度發(fā)生變化 電容C發(fā)生變化 知道C的變化 就可以知道s的變化情況 丁 4 電容式傳感器是用來(lái)將各種非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置 由于電容器的電容C取決于極板正對(duì)面積S 極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素 當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化 從而又可推出另一個(gè)物理量的值 如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖 關(guān)于這四種傳感器的作用 下列說(shuō)法不正確的是 A 甲圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量角度B 乙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量液面的高度C 丙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量壓力D 丁圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量速度解析 甲圖角度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化 乙圖高度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化 丙圖F變化能導(dǎo)致極板間距變化 丁圖物體位置變化導(dǎo)致電介質(zhì)變化 所以 甲 乙 丙 丁分別是測(cè)角度 高度 壓力 位移的物理量 答案 D 1 生物傳感器的定義 生物傳感器是指用固定化的生物體成分 酶 抗原 抗體 激素等 或生物體本身 細(xì)胞 細(xì)胞器 組織等 作為敏感元件 利用生物化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)信息的傳感器 五 生物傳感器的特點(diǎn) 2 生物傳感器的特點(diǎn)除了生物傳感器的感受器中含有生命物質(zhì) 這是生物傳感器與物理傳感器和化學(xué)傳感器的本質(zhì)區(qū)別 生物傳感器還有以下特點(diǎn) 1 采用固定化生物活性物質(zhì)作催化劑 價(jià)值昂貴的試劑可以重復(fù)多次使用 克服了過(guò)去酶法分析試劑費(fèi)用高和化學(xué)分析繁瑣復(fù)雜的缺點(diǎn) 2 專(zhuān)一性強(qiáng) 只對(duì)特定的底物起反應(yīng) 而且不受顏色 濁度的影響 3 分析速度快 可以在一分鐘得到結(jié)果 4 準(zhǔn)確度高 一般相對(duì)誤差可以達(dá)到1 5 操作系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析 6 成本低 在連續(xù)使用時(shí) 每例測(cè)定僅需要幾分錢(qián)人民幣 7 有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的供氧狀況和副產(chǎn)物的產(chǎn)生 在產(chǎn)物控制中能得到許多復(fù)雜的物理化學(xué)傳感器綜合作用才能獲得的信息 5 2008年 中國(guó)牛奶行業(yè)經(jīng)歷了一次嚴(yán)峻考驗(yàn)在 許多牛奶制品中被檢測(cè)出化學(xué)原料三聚氰胺 在多種檢測(cè)三聚氰胺的方法中有一種 酶標(biāo)法檢測(cè) 若這種檢測(cè)方法 使用了傳感器 應(yīng)為傳感器中的哪一類(lèi) A 物理傳感器B 化學(xué)傳感器C 生物傳感器D 溫度傳感器解析 檢測(cè)方法為酶標(biāo)法 所以其原理應(yīng)該是利用了生物酶 故應(yīng)為生物傳感器 所以C正確 答案 C 講典例精析 如圖所示 R1 R2為定值電阻 L為小燈泡 R3為光敏電阻 當(dāng)光照強(qiáng)度增大時(shí) A 電壓表的示數(shù)增大B R2中的電流減小C 小燈泡的功率增大D 電路中的路端電壓增大 光電傳感器的特性及應(yīng)用 解析 當(dāng)光強(qiáng)增大時(shí) R3的阻值減小 外電路電阻隨R3的減小而減小 隨之是干路電流增大 R1上的電壓增大 所以V的示數(shù)增大 同時(shí)內(nèi)電壓增大 路端電壓減小 所以有R2并聯(lián)的整部分電壓減小 使通過(guò)R2的電流減小 因此通過(guò)燈泡支路的電流是增大的 故有小燈泡變亮 即功率增大 選項(xiàng)A B C正確 答案 ABC 光敏電阻的變化 造成整個(gè)電路的總電阻變化 解決這類(lèi)問(wèn)題的方法是 先研究由于個(gè)別電阻的變化而引起的電路中的總電阻怎么變化 再分析總電流怎樣變化 接著分析路端電壓怎樣變化 最后分析各支路 這是傳感器與直流電路的綜合問(wèn)題 1 1 利用光敏電阻制作的光傳感器 記錄了傳送帶上工件的輸送情況 如圖甲所示為某工廠成品包裝車(chē)間的光傳感記錄器 光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光 每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí) 光傳感器輸出一個(gè)電信號(hào) 并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系 如圖乙所示 若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng) 每?jī)蓚€(gè)工件間的距離均為0 2m 則下列說(shuō)法中正確的是 A 傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0 1m sB 傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0 2m sC 該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件D 該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件 解析 在該計(jì)數(shù)裝置中 A是發(fā)光的光源 B是光傳感器 B中的主要元件是光敏電阻 當(dāng)沒(méi)有光照射B時(shí) 傳感器計(jì)數(shù)一次 由圖可看出 1s計(jì)數(shù)1次 兩工件間距離為0 2m 所以傳送帶運(yùn)動(dòng)速度是0 2m s 每小時(shí)輸送3600個(gè)工件 故正確答案為BC 答案 BC 下圖為某一熱敏電阻 電阻值隨溫度的改變而改變 且對(duì)溫度很敏感 的I U關(guān)系曲線圖 溫度傳感器的特性及應(yīng)用 1 為了通過(guò)測(cè)量得到如圖所示I U關(guān)系的完整曲線 在下圖甲 乙兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖 簡(jiǎn)要說(shuō)明理由 電源電動(dòng)勢(shì)為9V 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器的阻值為0 100 2 在圖丙所示電路中 電源電壓恒為9V 電流表讀數(shù)為70mA 定值電阻R1 250 由熱敏電阻的I U關(guān)系曲線可知 熱敏電阻兩端的電壓為 V 電阻R2的阻值約為 3 舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子 解析 1 由題給熱敏電阻的I U圖線知 I U關(guān)系圖線是0 6V間連續(xù)曲線 熱敏電阻的阻值非定值 在選擇實(shí)驗(yàn)電路時(shí)電路必須能保證提供0 6V間的連續(xù)電壓 所以電路應(yīng)選擇甲電路 2 根據(jù)電源電壓可求出電阻R1的電流為36mA 所以熱敏電阻的電流為34mA 由圖可以讀出熱敏電阻兩端的電壓為5 2V 因此R2兩端的電壓為3 8V 即可求出R2電阻約為111 8 答案 1 甲電壓可從0V調(diào)到所需電壓 調(diào)節(jié)范圍較大 2 5 2111 8 111 6 112 0均正確 3 熱敏溫度計(jì) 提出其他實(shí)例 只要合理均可 2 1 如圖所示 R1為定值電阻 R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻 L為小燈泡 當(dāng)溫度降低時(shí) A R1兩端的電壓增大B 電流表的示數(shù)增大C 小燈泡的亮度變強(qiáng)D 小燈泡的亮度變?nèi)?解析 R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián) 與電源構(gòu)成閉合電路 當(dāng)溫度降低時(shí) 熱敏電阻R2阻值增大 外電路電阻增大 電流表讀數(shù)減小 燈L電壓增大 燈泡亮度變強(qiáng) R1兩端電壓減小 故C正確 其余各項(xiàng)均錯(cuò)誤 答案 C 電容器的電容C決定于極板正對(duì)面積S 極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素 如果某一物理量 如角度 位移x 深度h等 的變化能引起上述某個(gè)因素的變化 將引起電容的變化 通過(guò)測(cè)定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化 電容式傳感器的特性及應(yīng)用 傳感器是一種采集信息的重要器件 如圖所示是由電容器作為傳感器來(lái)測(cè)定壓力變化的 當(dāng)待測(cè)壓力作用于膜片電極上時(shí) 下列說(shuō)法正確的是 若F向下壓膜片電極 電路中有從a到b的電流 若F向下壓膜片電極 電路中有從b到a的電流 若F向下壓膜片電極 電路中不會(huì)有電流產(chǎn)生 若電流表有示數(shù) 說(shuō)明壓力F發(fā)生變化 若電流表有示數(shù) 說(shuō)明壓力F不會(huì)發(fā)生變化A B C D 答案 A 3 1 如圖所示 是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器 在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì) 放在導(dǎo)電液體中 導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容器的兩極 把這兩極接入外電路 當(dāng)外電路的電流變化說(shuō)明電容值增大時(shí) 則導(dǎo)電液體的深度h變化為 A h增大B h減小C h不變D 無(wú)法確定 解析 由題意知 導(dǎo)線和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極 類(lèi)似于平行板電容器的兩極 當(dāng)液面高度發(fā)生變化時(shí)相當(dāng)于兩極正對(duì)面積發(fā)生變化 會(huì)引起電容的變化 與平行板電容器類(lèi)比可得 導(dǎo)電液體深度h增大時(shí) 導(dǎo)電芯和導(dǎo)電液體正對(duì)面積增大 電容器的電容值變大 答案 A 試綜合應(yīng)用 傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù) 在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用 傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度 光 聲等 轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量 通常是電學(xué)量 例如熱傳感器 主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻 熱敏電阻隨溫度變化的圖線如圖甲所示 圖乙是用熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器原理圖 則 傳感器的應(yīng)用 1 為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響 開(kāi)關(guān)應(yīng)接在 填 a 或 b 2 若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些 應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向 移動(dòng) 填 左 或 右 思路點(diǎn)撥 通電螺線管和彈簧共同作用 實(shí)現(xiàn)報(bào)警器電路的通斷 磁性增強(qiáng) 電路接通 報(bào)警器報(bào)警 磁性減弱 電路斷開(kāi) 報(bào)警器不響 解析 溫度較高時(shí) 熱敏電阻阻值減小 圖乙中通電螺線管的磁性增強(qiáng) 將與彈簧相連的金屬導(dǎo)體向左吸引 要使報(bào)警器所在電路接通并報(bào)警的話 開(kāi)關(guān)應(yīng)接在a 要實(shí)現(xiàn)溫度更高時(shí) 即熱敏電阻更小時(shí)才將報(bào)警器電路接通的話 應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值調(diào)大 即P向左移動(dòng) 答案 1 a 2 左 電路中的光敏電阻 熱敏電阻隨光照或溫度的變化阻值發(fā)生變化時(shí) 電路中的電流 每一段電路兩端的電壓都要發(fā)生變化 即電路發(fā)生動(dòng)態(tài)變化 分析順序遵循從部分到整體再到部分的思路進(jìn)行分析 高考題中常常出現(xiàn) 解析 當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0升到t1的過(guò)程中 電阻器的電阻率 隨溫度升高而減小 其電阻R隨之減小 由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變 滅蚊器的熱功率P隨之增大 當(dāng)t t1時(shí) P P1達(dá)到最大 當(dāng)溫度由t1升高到t2的過(guò)程中 增大 R增大 P減小 而溫度越高 其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大 高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P 也就越大 因此在這之間的某一溫度t3會(huì)有P P3 P 即電熱功率P減小到等于散熱功率時(shí) 即達(dá)到保溫 當(dāng)tP 使溫度自動(dòng)升高到t3 當(dāng)t t3 P P 使溫度自動(dòng)降為t3 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫 故A D正確B C錯(cuò)誤 答案 AD 練隨堂演練 1 關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是 A 傳感器通常應(yīng)用在自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中 擔(dān)受著信息采集和轉(zhuǎn)化任務(wù)B 電感式傳感器屬于物理傳感器C 化學(xué)傳感器是將生命物質(zhì)當(dāng)作感受器進(jìn)行信息轉(zhuǎn)化的D 組織傳感器屬于生物傳感器答案 ABD 2 關(guān)于光敏電阻 下列說(shuō)法正確的是 A 受到光照越強(qiáng) 電阻越小B 受到光照越弱 電阻越小C 它的電阻與光照強(qiáng)弱無(wú)關(guān)D 以上說(shuō)法都不正確解析 光照增強(qiáng)時(shí) 光敏電阻中載流體增多 所以導(dǎo)電能力增強(qiáng) 電阻越小 答案 A 3 對(duì)熱敏電阻 正確的敘述是 A 受熱后 電阻隨溫度的升高而迅速變化B 受熱后 電阻基本不變C 熱敏電阻可以用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度 反應(yīng)快 而且精確度高D 以上說(shuō)法都不對(duì)解析 熱敏電阻隨溫度的升高其電阻值減小 熱敏電阻可以用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度 反應(yīng)快 而且精確度高 答案 AC 解析 光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而弱小 用手掌擋住部分光線 阻值變大 指針自左向右偏轉(zhuǎn)角度變小 答案 B 解析 若為金屬熱電阻 溫度升高后 電阻變大 讀數(shù)變化不明顯 A B錯(cuò)誤 若為熱敏電阻 讀數(shù)將明顯變化 C對(duì)D錯(cuò) 答案 C 謝謝觀看