2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 傳感器 1 傳感器 溫度傳感器和光傳感器課件 教科版選修3-2.ppt

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1傳感器溫度傳感器和光傳感器,第三章傳感器,學(xué)習(xí)目標,知識探究,典例精析,達標檢測,1.了解什么是傳感器，感受傳感技術(shù)在信息時代的作用與意義.2.了解熱敏電阻、敏感元件的特性.3.了解幾種溫度傳感器及光傳感器的原理.,一、傳感器,,答案,當你走進一座大樓時，大堂的自動門是如何“看到”你而自動打開的？,答案人體發(fā)出的紅外線被傳感器接收后傳給自動控制裝置的電動機，實現(xiàn)自動開關(guān)門.,,知識探究,,,導(dǎo)學(xué)探究,傳感器的定義及結(jié)構(gòu)(1)傳感器通常是把被測量的非電信息(如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分)，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電信息的器件或裝置.(2)結(jié)構(gòu)：,,,知識梳理,(多選)傳感器擔負著信息采集的任務(wù)，它可以()A.將力學(xué)量(如形變量)轉(zhuǎn)變成電學(xué)量B.將熱學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量C.將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量D.將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成力學(xué)量,,,即學(xué)即用,ABC,,解析傳感器是將所感受到的不便于測量的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量(一般是電學(xué)量)的一類元件，故選項A、B、C對，D錯.,解析答案,二、敏感元件的原理,如圖1所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中央.若在RT上擦一些酒精，表針將如何擺動？若用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，表針將如何擺動？,答案由于酒精蒸發(fā)，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，電阻RT溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏.,,,導(dǎo)學(xué)探究1,,答案,圖1,干簧管的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它只是玻璃管內(nèi)封入的兩個軟磁性材料制成的簧片.將干簧管接入電路.把磁鐵靠近或遠離干簧管，觀察電路中所發(fā)生的現(xiàn)象.總結(jié)干簧管是如何工作的？,答案把磁鐵靠近干簧管時，簧片在磁場的作用下會磁化為異名磁極相對的磁鐵.當磁力大于簧片的彈力時，兩者緊密地接觸，電路連通，燈亮.,,,導(dǎo)學(xué)探究2,,答案,圖2,三、溫度傳感器和光傳感器,如圖3所示為電熨斗的構(gòu)造，其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬.,,,導(dǎo)學(xué)探究,(一)熱敏電阻和金屬熱電阻,圖3,(1)常溫下，電熨斗的上、下觸點應(yīng)當是接觸的還是分離的？當溫度過高時雙金屬片將怎樣起作用？,,答案,答案常溫時，電熨斗的上、下觸點接觸，這樣電熨斗接通電源后能進行加熱，當溫度過高時雙金屬片膨脹，因上層的熱膨脹系數(shù)較大，故上層膨脹的厲害，雙金屬片向下彎曲，彎曲到一定程度后，兩觸點分離，電路斷開，電熱絲停止加熱.當溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱.,(2)熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，這是如何利用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的？,,答案,答案熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，也就是要求雙金屬片彎曲程度較大時，兩觸點分離，所以應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下旋，反之熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕上旋.,熱雙金屬片、熱敏電阻和金屬熱電阻的特點(1)熱雙金屬片溫度傳感器是由兩種膨脹系數(shù)相差的不同金屬片焊接或軋制成一體后組成.它對溫度的感知表現(xiàn)為熱雙金屬片的，可以用它控制電路的.(2)熱敏電阻：用材料制成.按熱敏電阻阻值隨溫度變化的規(guī)律，熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)的熱敏電阻和負溫度系數(shù)的熱敏電阻.①正溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高電阻.②負溫度系數(shù)的熱敏電阻(如氧化錳熱敏電阻)隨溫度升高電阻.(3)金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度而增大，利用這一特性，金屬絲也可以制作成傳感器，稱為熱電阻.,,,知識梳理,較大,形變,,答案,通斷,半導(dǎo)體,增大,減小,升高,溫度,如圖4所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當溫度降低時(),,解析答案,,,即學(xué)即用,,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，當溫度降低時，熱敏電阻R2的阻值增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小，R1兩端電壓減小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強，故C正確，其余各項均錯.,C,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D.小燈泡的亮度變?nèi)?圖4,如圖5所示是火災(zāi)報警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由二極管LED、三極管和不透明的擋板組成，請簡述它的工作原理.,,,導(dǎo)學(xué)探究,,答案,(二)光傳感器,發(fā)光,光電,圖5,答案平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小.與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報.,光敏電阻的特點及工作原理光敏電阻是用材料(如硫化鎘)制成的.它的特點是光照越強，電阻越.它能夠把這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個電學(xué)量.,,,知識梳理,半導(dǎo)體,小,,答案,光照強弱,電阻,如圖6所示是會議室和賓館刻意的天花板上裝有的火災(zāi)報警器的結(jié)構(gòu)原理圖，罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板.平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài).發(fā)生火災(zāi)時，下列說法正確的是(),,解析答案,,,即學(xué)即用,,圖6,A.進入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報B.光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報C.進入罩內(nèi)的煙霧對光的散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報D.以上說法均不正確,返回,解析由火災(zāi)報警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時煙霧進入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發(fā)出警報，C對.答案C,,,返回,例1如圖7是一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置.其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端.在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出)，通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況.,一、對傳感器的認識,,典例精析,圖7,(1)你認為電壓表應(yīng)該接在圖中的_____兩點之間，按照你的接法請回答：當油箱中油量減少時，電壓表的示數(shù)將_____(選填“增大”或“減小”).,,解析答案,解析由題圖可知當油箱內(nèi)液面高度變化時，R的金屬滑片將會移動，從而引起R兩端電壓的變化.當油量減少時，R的數(shù)值會增大，電路中的電流會減小，c、d間的電壓會減小.當把電壓表接在c、d兩點間，電壓表的示數(shù)減小時，表示油量在減少.,c、d,減小,(2)將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間，當油量變化時，電壓表的示數(shù)變化有何不同？,,解析答案,解析①把電壓表接在b、c之間，油量增加時，R減小，電壓表的示數(shù)減小；油量減少時，R增大，電壓表的示數(shù)增大.②把電壓表接在c、d之間，油量增加時，R減小，電路中電流增大，則R′兩端的電壓增大，電壓表的示數(shù)增大，同理，油量減少時，電壓表的示數(shù)減小.答案見解析,歸納總結(jié),歸納總結(jié),,1.傳感器的原理：,2.在分析傳感器時要明確：(1)核心元件是什么；(2)是怎樣將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量；(3)是如何顯示或控制開關(guān)的.,例2如圖8所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是(),二、對光敏電阻、熱敏電阻的認識及應(yīng)用,,圖8,A.小燈泡的電阻發(fā)生了變化B.小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C.電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D.電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化,解析電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增大，電路中電流減小，根據(jù)P＝I2R知，小燈泡的實際功率減小，所以變暗.,C,解析答案,例3如圖9所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當入射光強度增大時(),解析當入射光強度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，從而電壓表的示數(shù)增大，同時內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A項正確，D項錯誤.因路端電壓減小，而R1兩端電壓增大，故R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項正確.結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項正確.,ABC,,解析答案,圖9,A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大,返回,1.關(guān)于傳感器，下列說法正確的是()A.所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的B.金屬材料也可以制成傳感器C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的D.水銀溫度計是一種傳感器,,達標檢測,1,2,3,,解析答案,解析大多數(shù)傳感器是由半導(dǎo)體材料制成的，某些金屬也可以制成傳感器，如金屬熱電阻，故A錯，B對；傳感器將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，因此傳感器感知的應(yīng)該是“非電信號”，故C錯；水銀溫度計能感受熱學(xué)量，但不能把熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，因此不是傳感器，故D錯.答案B,1,2,3,,答案,2.街道的路燈，江海里的航標都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導(dǎo)體的()A.壓敏性B.光敏性C.熱敏性D.三種特性都利用,1,2,3,B,3.(多選)如圖10所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，RT為負溫度系數(shù)熱敏電阻，RG為光敏電阻，閉合開關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是(),1,2,3,圖10,AC,,答案,A.溫度不變，光照增強B.溫度升高，光照不變C.溫度降低，光照增強D.溫度升高，光照減弱,返回,