2018-2019學(xué)年高中物理 第六章 傳感器 6.2 傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt

《2018-2019學(xué)年高中物理 第六章 傳感器 6.2 傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第六章 傳感器 6.2 傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt（51頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2傳感器的應(yīng)用,【自主預(yù)習(xí)】1.傳感器的一般工作模式:,傳感器,2.力傳感器的應(yīng)用——電子秤:(1)組成及敏感元件:由金屬梁和_______組成,敏感元件是_______。(2)工作原理。,應(yīng)變片,應(yīng)變片,電阻,電壓,(3)作用:應(yīng)變片將物體形變這個(gè)_______轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。,力學(xué)量,3.溫度傳感器的應(yīng)用實(shí)例:,熱膨脹系數(shù),103℃,103℃,4.光傳感器的應(yīng)用:,發(fā)光二極管LED,【預(yù)習(xí)小測(cè)】1.街道旁的路燈、江海里的航標(biāo)燈都要求夜晚亮、白天熄,利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制,這是利用半導(dǎo)體的()A.壓敏性B.光敏性C.熱敏性D.霍爾效應(yīng),【解析】選

2、B。壓敏性指的是對(duì)壓力的敏感性,通過壓力的變化改變電阻阻值的原理,路燈和航標(biāo)燈沒有涉及壓力的問題,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;在光照下電阻發(fā)生變化,導(dǎo)致電流發(fā)生變化,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,光敏電阻可以起到開關(guān)的作用,在需要對(duì)光照有靈敏反應(yīng)的自動(dòng)控制設(shè)備中有廣泛應(yīng)用,所以B項(xiàng)正確;溫度變化時(shí),電阻變得非常迅速,它能將溫度變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào),可以知道溫度,變化的情況,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種,當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過導(dǎo)體時(shí),在導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差,這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng),與本題不相關(guān),所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。,2.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程,實(shí)際上就是電視機(jī)中的傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的

3、過程。下列屬于這類傳感器的是()A.紅外報(bào)警裝置B.走廊照明燈的聲控開關(guān)C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器,【解析】選A。遙控器發(fā)出紅外線,電視機(jī)中的傳感器感知紅外線,是紅外線傳感器,所以選項(xiàng)A正確。,3.如圖所示是電阻R隨溫度T變化的圖象,下列說法中正確的是(),A.圖線1是熱敏電阻的圖象,它是用金屬材料制成的B.圖線2是熱敏電阻的圖象,它可以用半導(dǎo)體材料制成C.圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高D.圖線2的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度低,【解析】選B。圖線1是金屬熱電阻的圖象,金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)溫范圍大,但是靈敏度較低,故選項(xiàng)A、

4、C錯(cuò)誤。圖線2是熱敏電阻的圖象,熱敏電阻可以用半導(dǎo)體材料制成,熱敏電阻的化學(xué)穩(wěn)定性差,測(cè)溫范圍小,但靈敏度高,故選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤。,主題傳感器的實(shí)例應(yīng)用【互動(dòng)探究】1.在電子秤測(cè)力時(shí),應(yīng)變片是如何把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量的?,提示:在電子秤中有一個(gè)彈簧鋼制成的梁形元件,在梁的上下表面各貼有一個(gè)應(yīng)變片,當(dāng)在梁的自由端施加壓力時(shí),梁發(fā)生彎曲,上表面拉伸,下表面壓縮,根據(jù)電阻定律可知,上表面應(yīng)變片的電阻變大,下表面應(yīng)變片的電阻變小。而應(yīng)變片中通過的電流保持不變,所以上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大,下表面應(yīng)變片兩端的電壓變小,傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出,這樣就把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為

5、電壓這個(gè)電學(xué)量。,2.試討論電熨斗中的雙金屬片傳感器的工作原理。提示:雙金屬片的上部和下部在受熱后膨脹情況不同,當(dāng)溫度過高時(shí),雙金屬片的上部膨脹大,下部膨脹小,雙金屬片向下彎曲,使觸點(diǎn)分離,從而切斷電源,停止加熱;當(dāng)溫度過低時(shí),雙金屬片恢復(fù)原狀,使觸點(diǎn)接通,接通電源,繼續(xù)加熱。,3.什么是感溫鐵氧體?分析它在電飯鍋中起什么作用。提示:電飯鍋中應(yīng)用的溫度傳感器,其主要元件是感溫鐵氧體。感溫鐵氧體是用氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成的。它的特點(diǎn)是常溫下具有鐵磁性,能夠被磁體吸引,但是當(dāng)溫度上升到“居里溫度”(約103℃)時(shí),就失去了磁性,不能被磁體吸引了。電飯鍋中的溫度傳感器起限溫開關(guān)的作用

6、,手動(dòng)閉合,當(dāng)感溫,鐵氧體的溫度上升到“居里點(diǎn)”(約103℃)時(shí),開關(guān)自動(dòng)斷開,且不能自動(dòng)復(fù)位,以此來控制電飯鍋中的溫度。,【探究總結(jié)】1.傳感器問題的分析思路:物理傳感器是將所感受到的物理量(如力、熱、光等)轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的電學(xué)量的器件。我們可以把傳感器的應(yīng)用過程分為三個(gè)步驟:(1)信息采集。(2)信息加工、放大、傳輸。(3)利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作。,2.分析傳感器問題的四點(diǎn)注意:(1)感受量分析:要明確傳感器所感受的物理量,如力、熱、光、磁、聲等。(2)輸出信號(hào)分析:明確傳感器的敏感元件,分析它的輸入信號(hào)及輸出信號(hào),以及輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的變化規(guī)律。,(3)電路結(jié)構(gòu)分析:分析傳感器

7、所在的電路結(jié)構(gòu),在熟悉常用電子元件工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,分析電路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間的規(guī)律。,(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作分析:傳感器的應(yīng)用,不僅包含非電學(xué)量如何向電學(xué)量轉(zhuǎn)化的過程,還包含根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作的過程。,【拓展延伸】傳感器在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用1.生活中的傳感器:(1)與溫度控制相關(guān)的家用電器:電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等,都用到溫度傳感器。(2)紅外傳感器:自動(dòng)門、家電遙控器、生命探測(cè)器、非接觸紅外測(cè)溫儀以及防盜、火災(zāi)報(bào)警器等。,(3)照相機(jī)中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器等。,2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器:(1)濕度傳感器:判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況,自動(dòng)供水或停水

8、。(2)溫度傳感器和濕度傳感器可對(duì)糧倉內(nèi)上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測(cè),有效地減少了霉變。,3.工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器:(1)生產(chǎn)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化。用機(jī)器人、自動(dòng)化小車、自動(dòng)機(jī)床、各種自動(dòng)生產(chǎn)線或者系統(tǒng),來代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工作,各種傳感器使生產(chǎn)的自動(dòng)運(yùn)行保持在最佳狀態(tài),以確保生產(chǎn)質(zhì)量,提高效率和產(chǎn)量,節(jié)約原材料等。,(2)在數(shù)控機(jī)床中的位移測(cè)量裝置,就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的精密加工。,【典例示范】電熱毯、電飯鍋是人們常用的電熱式家用電器,它們一般具有加熱和保溫功能,其工作原理大致相同。如圖為某種電熱式電器的簡(jiǎn)化電路圖,主要元件有電阻絲R1、R2

9、和自動(dòng)開關(guān)S。,(1)開關(guān)S閉合和斷開時(shí),用電器分別處于什么狀態(tài)?(2)電源電壓U=220V,加熱時(shí)用電器功率為400W,保溫時(shí)用電器功率為40W,求R1與R2的值。,【解題指南】解答本題需把握以下兩點(diǎn):(1)明確加熱狀態(tài)消耗電功率較大,保溫狀態(tài)消耗電功率較小。(2)本題中的傳感器電路并未畫出,但要知道溫度傳感器的功能;溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)就要斷開開關(guān)S,轉(zhuǎn)入保溫狀態(tài)。,【解析】(1)當(dāng)S閉合時(shí),R2短路,此時(shí)電路總電阻最小,由P=知功率最大,為加熱狀態(tài);當(dāng)S斷開時(shí),R1、R2串聯(lián),電路總電阻最大,功率最小,為保溫狀態(tài)。(2)S閉合時(shí),處于加熱狀態(tài),有Pmax=,S斷開時(shí),處于保溫狀態(tài),有Pmin

10、=代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得:R1=121Ω,R2=1089Ω。,答案:(1)S閉合時(shí)為加熱狀態(tài),S斷開時(shí)為保溫狀態(tài)(2)121Ω1089Ω,【探究訓(xùn)練】1.下列應(yīng)用了溫度傳感器的是()A.商場(chǎng)里的自動(dòng)玻璃門B.夜間自動(dòng)打開的路燈C.自動(dòng)恒溫冰箱D.樓梯口的夜間有聲音時(shí)就亮的燈,【解析】選C。商場(chǎng)里的自動(dòng)玻璃門是應(yīng)用了紅外線傳感器,A錯(cuò)誤;夜間自動(dòng)打開的路燈是利用了光傳感器,B錯(cuò)誤;自動(dòng)恒溫冰箱是利用了溫度傳感器,C正確;夜間有聲音時(shí)就亮的樓梯燈是利用了聲音傳感器,D錯(cuò)誤。,2.(多選)壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小。一同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置,如圖甲所示,將壓敏電阻平放在

11、升降機(jī)內(nèi),受壓面朝上,在上面放一物體m,升降機(jī)靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0。某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示,則在此過程中(),A.物體處于失重狀態(tài)B.物體處于超重狀態(tài)C.升降機(jī)一定向上做勻加速運(yùn)動(dòng)D.升降機(jī)可能向下做勻減速運(yùn)動(dòng),【解析】選B、D。電流表的示數(shù)變?yōu)?I0且保持不變,說明壓敏電阻的阻值比升降機(jī)靜止時(shí)小,壓敏電阻所受壓力變大,物體處于超重狀態(tài),即物體具有向上的加速度,B、D正確,A、C錯(cuò)誤。,3.(2018石家莊高二檢測(cè))有一種測(cè)量體重的電子秤,其原理圖如圖中的虛線框內(nèi)所示,它主要由三部分構(gòu)成:踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R(一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(其實(shí)

12、質(zhì)是電流表)。其中AO∶BO=5∶1。已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關(guān)系如下表所示:,設(shè)踏板的杠桿組件質(zhì)量不計(jì),接通電源后,壓力傳感器兩端的電壓恒為4.68V,則:(1)利用表中數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)關(guān)系式。(2)該電子秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤多少毫安處?(3)如果某人站在踏板上,電流表刻度盤示數(shù)為20mA,這個(gè)人的體重是多少?,【解析】(1)由表中數(shù)據(jù)歸納得出R=300-0.6F(Ω)。(2)依題意可知,電子秤空載時(shí)壓力傳感器受到的壓力為0,由表可知,此時(shí)壓力傳感器的電阻R1=300Ω,電路中的電流為I==15.6mA,所以該秤零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表

13、刻度盤的15.6mA處。,(3)當(dāng)電流表刻度盤的讀數(shù)為I2=20mA時(shí),壓力傳感器的電阻R2=Ω=234Ω由R=300-0.6F算得F2=110N再由F2AO=GBO得G=550N。答案:(1)R=300-0.6F(Ω)(2)15.6mA(3)550N,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖所示是一種延時(shí)開關(guān),當(dāng)S1閉合時(shí),電磁鐵F將銜鐵D吸下,C線路接通。當(dāng)S1斷開時(shí),由于電磁感應(yīng)作用,D將延遲一段時(shí)間才被釋放。則(),A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用C.如果斷開B線圈的電鍵S2,無延時(shí)作用D.如果斷開B線圈的電鍵S2,延時(shí)將變長(zhǎng),【

14、解析】選B、C。根據(jù)題中所提示的信息,不難發(fā)現(xiàn)延時(shí)開關(guān)的基本工作原理是當(dāng)S1閉合時(shí),電磁鐵F將銜鐵D吸下,C電路接通,這時(shí)雖然B線圈的開關(guān)S2閉合,但通過它的磁通量不變,所以沒有電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)S1斷開時(shí),A線圈立即斷路,不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,但通過B線圈的磁通量減少,由于B線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。如果此時(shí)斷,開B線圈的開關(guān)S2,B線圈雖然產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),但不產(chǎn)生感應(yīng)電流,不能吸引銜鐵D,無延時(shí)作用,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,【通法悟道】分析傳感器問題的兩個(gè)關(guān)鍵(1)分析傳感器問題時(shí),應(yīng)明確裝置是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的。(2)涉及電路計(jì)算時(shí),注意歐姆定律等電路規(guī)律的應(yīng)用。,【課堂小結(jié)】,