人教版a版高中物理选修3-2传感器及其工作原理名师精编作业.docx

……………………………………………………………名校名师推荐………………………………………………… PAGE PAGE 1 第六章 传感器 第1节　传感器及其工作原理 要点一 热敏电阻和金属热电阻的区别 项目电阻 导电原理 电阻随温度变化 优点 热敏 电阻 自由电子和 空穴等载流子 灵敏度较好 金属热 电阻 自由电子的 定向移动 化学稳定性好， 测温范围大 要点二 霍尔元件的工作原理 霍尔元件就是利用霍尔效应来设计的．一个矩形霍尔材料薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图6－1－4所示，沿PQ方向通入电流I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在 MN间会出现电势差U.设薄片厚度为d，PQ方向长度为l1， 图6－1－4 MN方向为l2.薄片中的带电粒子即载流子受到磁场力发生偏转，使N侧与M侧产生电势差，造成材料薄片内部出现电场，载流子同时受到电场力作用．当磁场力与电场力平衡时，MN间电势差达到恒定，qeq \f(U,l2)＝qvB. 设一个载流子带电荷量为e， 根据电流的微观解释I＝neSv. 整理后，得U＝eq \f(IB,ned). 令k＝eq \f(1,ne)，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，e为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以U＝keq \f(IB,d). U与B成正比，这就是为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因了． 注意　载流子根据霍尔材料的不同而不同，其中金属导体的载流子为电子，而半导体的载流子因材料不同而不同． 　　 一、热敏电阻和金属热电阻对比 1．热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们有什么区别？ 从温度变化对导电性能的影响上来讲，温度升高，热敏电阻减小；金属热电阻增大．从化学稳定性上讲，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好． 2．热敏电阻的用途十分广泛，主要应用于什么地方？ (1)利用电阻的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征的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等． (4)利用热惯性作为时间延迟器． 3．对于热敏电阻来讲，分为正温度系数电阻和负温度系数电阻，热敏电阻和金属热电阻分别属于哪种电阻？ 正温度系数电阻是指温度升高电阻增大的电阻，负温度系数电阻是指温度升高而电阻降低的电阻，金属热电阻属于正温度系数电阻，热敏电阻属于负温度系数电阻． 二、怎样理解传感器将其他信号转化为电信号的原理？ 1．可制成热敏电阻，把温度的变化转化为电信号． 有的半导体，在温度升高时电阻减小得非常迅速，它能将温度变化转化成电信号，测量这种电信号，就能知道温度的变化情况． 如自动防火报警器中就有这种热敏电阻，当温度升高到一定值(快接近物质的着火点)时，这种热敏电阻的电阻值迅速减小，使电路接通，从而使警铃发出警报． 又如电子测温仪中的热敏电阻，能迅速地把人的体温转化为电信号，在显示屏上显示出人的体温． 2．可制成光敏电阻，把光的变化转化为电信号． 有的半导体，在光照下电阻大大减小，它能将光的变化迅速转化为电信号，在自动控制设备中有广泛的应用，如光电计数器就是利用光敏电阻自动计数的． 3．在纯净的半导体材料中掺入微量的杂质，可以制成晶体二极管和晶体三极管——统称晶体管． 晶体管(二极管、三极管)、电阻、电容、电感线圈这四类电学元件组成了复杂、神秘、缤纷多彩的电子世界，从收录机、电视机、计算机、雷达、制导导弹到人造卫星的控制和回 收都离不开它们. 一、传感器的认识 【例1】 为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是________信号，经传感器转换后，输出的是________信号． 解析　传感器的突出特点是把非电学量转化成电学量，本题中的传感器接收的是声音信号，输出的是电信号． 答案　声控　声音　电 二、热敏电阻和金属热电阻 【例2】 将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将万用表的两只表笔与负温度系数的热敏电阻RT(阻值随温度升高而降低)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R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　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，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻RT温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏． 答案　左　右 1.光敏电阻的阻值随着入射光强度的增加而__________．由于它对光照比较敏感，所以 它可以作_____