2018-2019學年高中物理 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

1傳感器溫度傳感器和光傳感器,第三章傳感器,學習目標,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)自動開關門.,知識探究,導學探究,傳感器的定義及結構(1)傳感器通常是把被測量的非電信息(如力、溫度、光、聲、化學成分)，按一定規(guī)律轉換成與之對應的電信息的器件或裝置.(2)結構：,知識梳理,(多選)傳感器擔負著信息采集的任務，它可以()A.將力學量(如形變量)轉變成電學量B.將熱學量轉變成電學量C.將光學量轉變成電學量D.將電學量轉變成力學量,即學即用,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)轉換成便于測量的物理量(一般是電學量)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置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數的熱敏電阻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？若用吹風機將熱風吹向電阻，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，指針應向左偏；用吹風機將熱風吹向電阻，電阻RT溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏.,導學探究1,答案,圖1,干簧管的結構如圖2所示，它只是玻璃管內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.,導學探究2,答案,圖2,三、溫度傳感器和光傳感器,如圖3所示為電熨斗的構造，其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數大于下層金屬.,導學探究,(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，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱.,(2)熨燙棉麻衣物需要設定較高的溫度，熨燙絲綢衣物需要設定較低的溫度，這是如何利用調溫旋鈕來實現(xiàn)的？,答案,答案熨燙棉麻衣物需要設定較高的溫度，也就是要求雙金屬片彎曲程度較大時，兩觸點分離，所以應使調溫旋鈕下旋，反之熨燙絲綢衣物需要設定較低的溫度，應使調溫旋鈕上旋.,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的熱敏電阻和負溫度系數的熱敏電阻.正溫度系數的熱敏電阻隨溫度升高電阻.負溫度系數的熱敏電阻(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為負溫度系數的熱敏電阻，L為小燈泡，當溫度降低時(),解析答案,即學即用,解析R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構成閉合電路，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.電流表的示數增大C.小燈泡的亮度變強D.小燈泡的亮度變弱,圖4,如圖5所示是火災報警器的內部結構，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.,導學探究,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.它能夠把這個光學量轉換為這個電學量.,知識梳理,半導體,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報警器的結構原理圖，罩內裝有發(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)生火災時，下列說法正確的是(),解析答案,即學即用,圖6,A.進入罩內的煙霧遮擋了光線，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,解析由火災報警器的原理可知，發(fā)生火災時煙霧進入罩內，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，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，電壓表的示數將_(選填“增大”或“減小”).,解析答案,解析由題圖可知當油箱內液面高度變化時，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，電壓表的示數變化有何不同？,解析答案,解析把電壓表接在b、c之間，油量增加時，R減小，電壓表的示數減??；油量減少時，R增大，電壓表的示數增大.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，電壓表的示數增大，同理，油量減少時，電壓表的示數減小.答案見解析,歸納總結,歸納總結,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)是怎樣將非電學量轉化為電學量；(3)是如何顯示或控制開關的.,例2如圖8所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關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PI2R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，從而電壓表的示數增大，同時內電壓增大，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.關于傳感器，下列說法正確的是()A.所有傳感器都是由半導體材料制成的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,解析大多數傳感器是由半導體材料制成的，某些金屬也可以制成傳感器，如金屬熱電阻，故A錯，B對；傳感器將非電學量轉換為電學量，因此傳感器感知的應該是“非電信號”，故C錯；水銀溫度計能感受熱學量，但不能把熱學量轉化為電學量，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，利用半導體的電學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，內阻為r，RT為負溫度系數熱敏電阻，RG為光敏電阻，閉合開關后，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,