高中物理 6.2傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt

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1、,,目標(biāo)定位 1.了解傳感器在日常生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用. 2.理解傳感器在電子秤、電熨斗、電飯鍋中的應(yīng)用. 3.理解光傳感器在鼠標(biāo)器和火災(zāi)報警器中的應(yīng)用.,第2講傳感器的應(yīng)用,一、傳感器應(yīng)用的一般模式,放大,傳感器 電路,轉(zhuǎn)換,二、力傳感器的應(yīng)用電子秤 1.組成：電子秤使用的測力裝置是力傳感器.常用的一種力傳感器是由金屬梁和 組成的.應(yīng)變片是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料制成.,應(yīng)變片,2.原理：如圖1所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的 變大，下表面應(yīng)變片的電阻變小.力F越大，彎曲

2、形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大.如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下表面應(yīng)變片兩端的電壓變小.傳感器把這兩個電壓的差值輸出.力F越大，輸出的電壓差值也就越 .,電阻,大,圖1,3.作用：應(yīng)變片將物體形變這個 量轉(zhuǎn)換為 這個電學(xué)量.,力學(xué),電壓,三、溫度傳感器的應(yīng)用 1.電熨斗 (1)構(gòu)造(如圖2所示) 它主要由調(diào)溫旋鈕、升降螺釘、絕緣支架、觸點(diǎn)、 雙金屬片、彈性銅片、電熱絲、金屬底板等幾部分組成. (2)敏感元件：雙金屬片. (3)工作原理：溫度變化時，由于雙金屬片上層金屬與下層金屬的 不同，雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷.,圖2,膨脹系數(shù)

3、,2.電飯鍋 (1)構(gòu)造(如圖3所示),圖3,(2)敏感元件：感溫鐵氧體 (3)工作原理 居里溫度：感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性，溫度上升到約 時，失去鐵磁性，這一溫度稱為該材料的“居里溫度”. 自動斷電原理：用手按下開關(guān)通電加熱，開始煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)加熱溫度達(dá)到 時，鐵氧體失去磁性，與永久磁鐵失去吸引力，被彈簧片彈開，從而推動杠桿使觸點(diǎn)開關(guān)斷開.,103,103,四、光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器 1.構(gòu)造：帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光 、光電三極管和不透明的擋板. 2.工作原理：平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn) 狀態(tài)，煙霧進(jìn)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，

4、其 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.,二極管LED,高電阻,電阻,一、傳感器的工作原理分析 分析傳感器的工作原理要從以下幾個方面進(jìn)行： (1)感受量分析：明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等. (2)輸出信號分析：明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號及輸出信號，以及輸入信號與輸出信號間的變化規(guī)律. (3)電路結(jié)構(gòu)分析：認(rèn)真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu)，在熟悉常用元件工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析電路輸出信號與輸入信號間的規(guī)律.,例1下列說法中不正確的是() A.話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號 B.電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片

5、C.電子秤所使用的測力裝置是力傳感器 D.熱敏電阻能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量,解析話筒是聲傳感器，能將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，故A錯.,A,針對訓(xùn)練1為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個傳感器與電燈的控制電路相接.當(dāng)樓道內(nèi)有走動而發(fā)出聲響時，電燈即與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為________傳感器，它輸入的是________信號，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是________信號.,電,聲,聲音,二、常見傳感器的應(yīng)用實(shí)例 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：自動門、家電遙控器、生命探測器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防

6、火報警器等. 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.,4.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，自動供水或停水. (2)溫度傳感器和濕度傳感器，可對上百個點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測.由于有了十分先進(jìn)可靠的測試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象.,5.工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器 (1)生產(chǎn)的自動化和半自動化.用機(jī)器人、自動化小車、自動機(jī)床、各種自動生產(chǎn)線或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲等工作.各種傳感器使生產(chǎn)的自動運(yùn)行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等. (2)在數(shù)控機(jī)床中的位移測量裝置，就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測量，從而實(shí)現(xiàn)

7、對零部件的精密加工.,例2關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器說法正確的是() A.應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成 B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時，其電阻變大，反之變小 C.傳感器輸出的是金屬架上的電壓 D.外力越大，輸出的電壓差值也越大,解析應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，應(yīng)變片的表面拉伸時，其電阻變大，反之變小，故選項(xiàng)A錯，B對； 傳感器輸出的是應(yīng)變片上、下兩表面的電壓差，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也增大，故C錯，D對.,BD,針對訓(xùn)練2為了鍛煉身體，小明利用所學(xué)物 理知識設(shè)計了一個電子拉力計，如圖4所示是 原理圖.輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起 (彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦不計)，彈簧 勁度系數(shù)為1

8、00 N/cm.定值電阻R05 ，ab是一根長為5 cm的均勻電阻絲，阻值R125 ，電源輸出電壓恒為U3 V，理想電流表的量程為00.6 A.當(dāng)拉環(huán)不受力時，滑片P處于a端.下列關(guān)于這個電路的說法正確的是(不計電源內(nèi)阻)(),圖4,A.小明在電路中連入R0的目的是保護(hù)電路 B.當(dāng)拉環(huán)不受力時，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1 A C.當(dāng)拉力為400 N時，電流表指針指在0.3 A處 D.當(dāng)拉力為400 N時，電流表指針指在0.5 A處,解析若電路無電阻R0，且金屬滑片P在b端時，回路短路損壞電源，R0的存在使電路不出現(xiàn)短路，因此A正確；,答案ABC,例3如圖5是電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖，如果感溫磁體的“

9、居里溫度”為103 時，下列說法中正確的是(),圖5,A.常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性 B.當(dāng)溫度超過103 時，感溫磁體的磁性較強(qiáng) C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會超 過103 ，這時開關(guān)按鈕會跳起 D.常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度就不可能達(dá)到103 ，開關(guān)按鈕就不會自動跳起,ACD,力傳感器的應(yīng)用 1.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增 大而減小，在升降機(jī)中將重物放在 壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖6 甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化 如圖乙所示，某同學(xué)根據(jù)電流表的 示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)，下列說法中正確的是(),圖6,A.0t1時間內(nèi)，升降機(jī)一定勻速運(yùn)動 B.0t1時間內(nèi)，升降

10、機(jī)可能減速上升 C.t1t2時間內(nèi)，升降機(jī)可能勻速上升 D.t1t2時間內(nèi)，升降機(jī)可能勻加速上升,解析在0t1時間內(nèi)，電流恒定，表明壓敏電阻的阻值恒定，則重物對壓敏電阻壓力恒定，則升降機(jī)可能處于靜止、勻速運(yùn)動或勻變速直線運(yùn)動，故A選項(xiàng)錯誤，B選項(xiàng)正確； t1t2時間內(nèi)，電流在增加，表明壓敏電阻的阻值在減小，則重物對壓敏電阻的壓力在增大，故不可能做勻速運(yùn)動或勻加速運(yùn)動，C、D兩項(xiàng)都錯. 答案B,溫度傳感器的應(yīng)用 2.傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，會自動停止工作，空調(diào)機(jī)內(nèi)使用的傳感器是() A.生物傳感器B.紅外傳感器 C.溫度傳感器 D.壓力傳感器,C

11、,3.如圖7所示是自動調(diào)溫式電熨斗，下列說法正確的是(),圖7,A.常溫時上、下觸點(diǎn)是接觸的 B.雙金屬片溫度升高時，上金屬片形變 較大，雙金屬片將向下彎曲 C.原來溫度控制在80 斷開電源，現(xiàn)要 求60 斷開電源，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些 D.由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些,解析常溫工作時，上、下觸點(diǎn)是接通的，當(dāng)溫度升高時，上金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源.斷開溫度要升高則應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯. 答案ABD,光傳感器的應(yīng)用 4.如圖8為煙霧散射式火災(zāi)報警器，它主要由帶孔的外罩、發(fā)光二極管LED、光電三極管及不透明的擋板組成，請簡述它的工作原理.,圖8,解析報警器工作時發(fā)光二極管處于發(fā)光狀態(tài)，由于擋板遮擋，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)，煙霧進(jìn)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，就會報警. 答案見解析,