高二物理人教版选修《传感器及其工作原理》要点解析.ppt

变式迁移 3．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1.6×10－19 C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机电源的通断等． 在一次实验中，一块霍尔材料 制成的薄片宽a ＝1.0×10－2 m、长 b ＝4.0×10－2 m、厚h＝1×10－3 m，水平放置在竖直向上的磁感应 强度B＝1.5 T的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0 A的电流，如上图所示，沿宽度产生1.0×10－5 V的横向电压． (1)假定载流子是电子，a、b两端中的哪端电势较高？ (2)薄板上形成电流I的载流子定向运动的速率多大？ 解析：(1)根据左手定则可确定a端电势高． (2)当导体内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，导体横向电压稳定．设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为Uab，横向电场强度为E，电场力为Fe＝E·e＝ ·e，磁场力 基础巩固 1．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是(　　) A．金属导体　　　　　　B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 解析：题中所述四种材料中只有半导体的电阻随温度升高而减小，故选C. 答案：C * * 第1节　传感器及其工作原理 第六章　传感器　　 热敏电阻器的两种型号及其特性 热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件．在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器． 热敏电阻器可按电阻温度特性、材料、结构、工作方式、工作温度和用途进行分类． 测温控温、辐射能(功率) 测量、稳压(稳幅)等 用途 常温、高温、低温 工作温度 直热式、旁热式 工作方式 珠状、片状、杆状、膜状 结构 金属、半导体(单晶、多晶、陶瓷) 材料 正温度系数、负温度系数 电阻温度特性 类别 分类方式 热敏电阻器的分类 热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于：①利用电阻—温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；③利用不同介质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等；④利用热惯性作为时间延迟器． 1．传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能够把它们按照一定的规律转换为________等电学量，或转换为________． 2．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为________这个电学量． 3．热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为________这个电学量． 4．霍尔元件能够把磁感强度这个磁学量转换为________这个电学量． 1．电压、电流　电路的通断 2．电阻　 3 ．电阻 4 ．电压 一、传感器及其原理 1．传感器 传感器是这样一类元件：它能够感受诸如力、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换成为电压、电流等电学量，或转换成为电路的通断． 2．传感器的分类 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的．根据人测量的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类． 物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质(如电阻、电压、电容、磁场等)发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等． 化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的． 生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等． 3．传感器的原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种控制动作．传感器原理如下图所示． 二、光敏电阻及其特性 1．光敏电阻特性的实验探究 (1)实验器材 多用电表、光敏 电阻、导线、黑纸、开关 (2)实验步骤 ①用多用电表欧姆挡 两表笔与在室内自然光照 射下的光敏电阻两端连接， 测光敏电阻阻值电路如上图所示． ②用手张开(或用黑纸)放在光敏电阻