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(biāo),知識(shí)探究,典例精析,達(dá)標(biāo)檢測,1.了解什么是傳感器，感受傳感技術(shù)在信息時(shí)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(dāng)你走進(jìn)一座大樓時(shí)，大堂的自動(dòng)門是如何“看到”你而自動(dòng)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(dòng)控制裝置的電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)門.,,知識(shí)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(duì)應(yīng)的電信息的器件或裝置.(2)結(jié)構(gòu)：,,,知識(shí)梳理,(多選)傳感器擔(dān)負(fù)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(xiàng)A、B、C對(duì)，D錯(cuò).,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(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時(shí)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(dòng)？若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將如何擺動(dòng)？,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(jī)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(gè)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(yuǎn)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(shí)，簧片在磁場的作用下會(huì)磁化為異名磁極相對(duì)的磁鐵.當(dāng)磁力大于簧片的彈力時(shí)，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(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時(shí)雙金屬片將怎樣起作用？,,答案,答案常溫時(shí)，電熨斗的上、下觸點(diǎn)接觸，這樣電熨斗接通電源后能進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度過高時(shí)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(diǎn)分離，電路斷開，電熱絲停止加熱.當(dāng)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(shí)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(shí)，兩觸點(diǎn)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(diǎn)(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(duì)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(fù)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(fù)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(shí)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(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)(),,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(dāng)溫度降低時(shí)，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(qiáng)，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò).,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(qiáng)D.小燈泡的亮度變?nèi)?圖4,如圖5所示是火災(zāi)報(bào)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(qǐng)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(shí)，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(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)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(huì)發(fā)出警報(bào).,光敏電阻的特點(diǎn)及工作原理光敏電阻是用材料(如硫化鎘)制成的.它的特點(diǎn)是光照越強(qiáng)，電阻越.它能夠把這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個(gè)電學(xué)量.,,,知識(shí)梳理,半導(dǎo)體,小,,答案,光照強(qiáng)弱,電阻,如圖6所示是會(huì)議室和賓館刻意的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)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(shí)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(shí)，下列說法正確的是(),,解析答案,,,即學(xué)即用,,圖6,A.進(jìn)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(bào)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(bào)C.進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)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(bào)D.以上說法均不正確,返回,解析由火災(zāi)報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)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(bào)，C對(duì).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(dòng)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(duì)傳感器的認(rèn)識(shí),,典例精析,圖7,(1)你認(rèn)為電壓表應(yīng)該接在圖中的_____兩點(diǎn)之間，按照你的接法請(qǐng)回答：當(dāng)油箱中油量減少時(shí)，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(dāng)油箱內(nèi)液面高度變化時(shí)，R的金屬滑片將會(huì)移動(dòng)，從而引起R兩端電壓的變化.當(dāng)油量減少時(shí)，R的數(shù)值會(huì)增大，電路中的電流會(huì)減小，c、d間的電壓會(huì)減小.當(dāng)把電壓表接在c、d兩點(diǎn)間，電壓表的示數(shù)減小時(shí)，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(dāng)油量變化時(shí)，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(shí)，R減小，電壓表的示數(shù)減小；油量減少時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)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(dāng)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(shí)，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(duì)光敏電阻、熱敏電阻的認(rèn)識(shí)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(shí)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(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)(),解析當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，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(shí)內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)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(xiàng)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(hào)的D.水銀溫度計(jì)是一種傳感器,,達(dá)標(biāo)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(cuò)，B對(duì)；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(hào)”，故C錯(cuò)；水銀溫度計(jì)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(cuò).答案B,1,2,3,,答案,2.街道的路燈，江海里的航標(biāo)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(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.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(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，RT為負(fù)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(qiáng)B.溫度升高，光照不變C.溫度降低，光照增強(qiáng)D.溫度升高，光照減弱,返回,