课堂新坐标2015-2016学年高中物理第六章传感器学案新人教版选修3-2.docVIP

第六章 传感器 1传感器及其工作原理[学习目标]　1.了解什么是传感器感受传感技术在信息时代的作用与意义.2.知道将非电学量转化为电学量的意义.3.了解光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的性能知道其工作原理及作用． 传感器和光敏电阻 1．传感器(1)定义：能够感受诸如力、温度、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为电压、电流等电学量或转换为电路的通断的元件．(2)非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量可以方便地进行测量、传输、处理和控制．光敏电阻(1)特点：光照越强电阻越小．(2)原因：无光照时载流子极少导电性能不好；随着光照的增强载流子增多导电性变好．(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 有一种电水壶为了防止烧干后引起事故在水壶上安装了传感器当壶中的水减少到一定程度时就会自动断电这种水壶上安装了什么样的传感器？ 【提示】　这种水壶上安装了压力传感器当水壶中的水减少到一定程度时压力减小压力传感器使电路断开起保护作用． 1．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断．(×)干簧管是作为电控元件以实现自动控制的．(√)光敏电阻本身就是一种传感器．(×) 热敏电阻和金属热电阻 热敏电阻 金属热电阻 特点 电阻率随温度升高而减小 电阻率随温度升高而增大 制作材料 半导体 金属 优点 灵敏度好 化学稳定性好测量范围大 作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 热敏电阻的阻值是否一定随温度的升高而减小？【提示】　不一定有的随温度的升高而增大(元件)有的随温度的升高而减小(元件)． 1．热敏电阻是用金属铂制成的它对温度的感知很灵敏．(×)半导体制成的热敏元件温度升高时电阻大幅度变化．(√)金属热电阻的温度升高时电阻升高．(√) 霍尔元件 1．构造很小的矩形半导体薄片上制作四个电极E、F、M、N.霍尔电压如图6-1-1、F间通入恒定电流I同时外加与薄片垂直的磁场B则M、N间出现霍尔电压U＝k为薄片厚度为霍尔系数．一个霍尔元件的d、k为定值若保持I恒定则U的变化就与B成正比． 图6-1-1作用把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． 图6-1-2如图6-1-2所示为矩形金属薄片水平放入竖直向下的磁场中当电流的方向如图所示时试分析N、M两侧面电势的高低．【提示】　对于金属薄片真正参与导电的是电子当通如题图所示的电流时电子沿电流的反方向移动因此受到的洛伦兹力指向N侧面聚集负电荷电势较低侧面带正电荷电势较高即φ 1．霍尔电压稳定时载流子所受静电力和洛伦兹力平衡．(√)在U＝k中为霍尔系数它的大小与薄片的材(√) 3．霍尔元件可以感知磁感应强度．(√)预习完成后请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1 问题2 问题3 问题4 学生分组探究一　传感器的工作原理及分类第1步探究分层设问破解疑难传感器是起什么作用的元件？【提示】　传感器是一种将非电学量转换为电学量的元件．夜晚楼道里漆黑一片．但随着我们的脚步声响楼道的灯亮了身后的灯则依次熄灭．这其中的奥妙是什么？【提示】　在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关．第2步结论自我总结素能培养传感器的工作原理→→→→ 敏感元件：相当于人的感觉器宫直接感受被测量并将其转换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量．光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件特性成因对比元件 产生变化的原因 光敏电阻 半导体材料受到的光照增强时会有更多的电子获得能量成为自由电子同时空穴增多即载流子数增多于是导电性明显地增强电阻减小热敏电阻 对于负温度系数的热敏电阻温度升高时有更多的电子获得能量成为自由电子同时空穴增多即载流子数增多于是导 霍尔元件 霍尔元件两极间通入恒定的电流同时外加与薄片垂直的磁场B时薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下向着与电流和磁场都垂直的方向漂移在另两极上形成电压第3步例证典例印证思维深化　如图6-1-3所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变且对温度很敏感)的IUt关系曲线图． 图6-1-3将该热敏电阻连入如图6-1-4所示电路中电源电压恒为电流表读数为70 定值电阻R＝250 由热敏电阻的I-U关系曲线可知热敏电阻两端的电压为________；电阻R的阻值为________ 图6-1-4【思路点拨】　I-U图线中图线的斜率表示电阻的倒数从图甲可看出该图线的斜率逐渐增大故可知其阻值随着温度升高而减小．【解析】　电阻R两端的电压为9 电阻R＝250 故流过R的电流I＝＝＝0.036 A所以流过热敏电阻的电流I＝I－I＝0.07 －0.036 A＝0.034 A．由热敏电阻I-Ut关系图线可知当I＝0.034 ＝34 mA时＝5.3 所以R＝＝【答案】　5.3　108.8第4步巧练精选习题落实强化(2014·日照高二检