人教版 (新课标)选修31 传感器及其工作原理导学案

这是一份人教版 (新课标)选修31 传感器及其工作原理导学案

传感器及其工作原理一、要点扫描1、对传感器的认识 传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量或电路的通断的一种组件，即转换时可以分成两类：一类是模拟量，如电阻、电压、电流等，便于计量，光敏电阻就属于这一类；另一类是开关量，如电路的通与断，便于实现控制的功能，干簧管就属于这一类。2、几种常见传感器元器件（1）光敏电阻光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化，能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。（2）热敏电阻热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。热敏电阻与金属热电阻的异同：120TR图1图1为电阻——温度特性图线，其中1为金属电阻，2为热敏电阻。可以看出，热敏电阻的阻值随温度变化非常明显。图2（3）霍尔元件MN间的霍尔电压 ，其中k、d为定值，若保持I恒定，则UH的变化就与B成正比，即能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。（4）电容器电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，即能够将其它物理量转换成电容这个电学量。图4图3图5图6改变S测角度θ 改变S测高度h 改变d测压力F 改变ε测位移x（5）滑动变阻器如果某一物理量（如质量、位移等）的变化能引起滑动触头的移动，从而改变触头与其中一端的电阻或电压的变化，，通过测量电阻或电压，就能测定上述物理量的变化，即能够将其它物理量转换成电阻或电压这些电学量。二、典例解析图7【例1】　如图7所示，将万用表的选择开关置于“欧姆档”，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往Rt上擦一些酒精，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”移动）；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”移动）．【解析】热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．阻值随温度的升高而增大的我们称之为正温度系数热敏电阻(PTC)．阻值随温度的升高而减小的我们称之为负温度系数热敏电阻(NTC)，若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减少，欧姆表的表盘刻度最右侧为0Ω，最左侧为最大值，所以指针应该向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减少，电流增大，指针向右偏【答案】　左　右【例2】　如图8所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是图8当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次【解析】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大．R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的，由以上分析选项A、C正确．【答案】　A C【例3】如图10所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上下表面的电势有什么关系 A UM > UN B UM = UN图10 C UM < UN D 无法判断【解析】霍尔效应形成的原因是因为带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，做定向移动形成的。在金属导体中能够自由移动的是电子，电子带负电荷，根据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N板运动，则M板剩下正电荷，所以UM > UN。【答案】　A金属热电阻热敏电阻 阻值随温度的变化关系随温度升高阻值变大一般随温度升高阻值变小制作材料金属半导体（金属氧化物）优点化学稳定性好，测温范围大灵敏度高缺点灵敏度差化学稳定性差，范围小