四川省广安市岳池县第一中学高中物理《31-2传感器温度传感器和光传感器》学案教科版选修3-2.doc

学案1　传感器　温度传感器和光传感器 [学习目标定位]　1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理． 1．用多用电表测电阻时，首先选择 挡，然后进行 ，指针指在表盘的 测得的阻值较准确． 2．电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为ρ＝. 3．平行板电容器的电容C＝. 一、传感器 1．定义：把被测的 按一定规律转换成与之对应的 的器件或装置． 2．结构：由 元件和 电路组成． 二、敏感元件的原理 敏感元件就其感知外界信息的原理而言，可分为如下几类： 1． 类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应． 2． 类：基于化学反应的原理． 3． 类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能． 三、温度传感器 1．热双金属片温度传感器：针对热双金属片对温度的感知表现为 的特性，常常用在 装置中． 2．热电阻传感器：电阻与温度关系为R＝ 3．热敏电阻传感器： (1)NTC热敏电阻：温度升高，电阻 (2)PTC热敏电阻：温度升高，电阻 四、光传感器 1．原理：有些金属或半导体材料在电路中受到光照时，产生 或 ，实现 信号向 信号的转化． 2．应用：光电式 计、光电式 表. 一、传感器 [问题设计] 在现代生活中，我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利，如马路上的路灯夜晚发光白天自动熄灭；当你走近自动门时它会自动打开，当你离开时它会自动关闭；电冰箱启动后，会自动控制压缩机工作，使冰箱内保持所设定的低温……，这其中的“机关”是什么？ [要点提炼] 1．各种传感器的作用都是把 量转换成 量． 2．传感器的结构 ―→ 3．敏感元件能直接感受 信息，并把其变换成易于测量的物理量，形成 ．常见的敏感元件有力敏元件、 元件、 元件、磁敏元件、气敏元件等． 4．处理电路能把微小的信号进行 ，并除去 信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量． 二、敏感元件的原理 [问题设计] 1．如图1所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用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央．若在Rt上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？ 图1 2．如图2所示连接电路．把磁铁靠近或远离干簧管，观察电路中所发生的现象．你认为干簧管起了什么作用？ 图2 [要点提炼] 1．热敏电阻是用 材料制成的，它具有电阻随 灵敏变化的特性，可以实现对 的测量． 2．干簧管是一种能感知 的敏感元件，在电路中的作用就是个 的开关． 三、温度传感器 [问题设计] 如图3所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属． 图3 (1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？ (2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？ [要点提炼] 热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差 的不同金属片焊接或轧制成一体后组成．它对温度的感知表现为热双金属片的 ，可以用它控制电路的 2．热敏电阻：用 材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻． (1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻 (2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻 3．金属热电阻：金属的电阻率随温度 而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成 传感器，称为热电阻． 4．热敏电阻和金属热电阻都能够把 这个热学量转换为 这个电学量．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差． 四、光传感器 1．自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了 传感器． 2．在环境监测、火灾报警等装置中通常利用 工作． 3．在工农业生产、交通运输等行业中较多地采用 进行转数的测量． 一、对传感器的认识 例1　如图4是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置． 图4 其中电源电压保