人教版高中物理选择性必修第2册 第五章 传感器 5 2 常见传感器的工作原理及应用.ppt

高中物理选择性必修第二册人教版;2常见传感器的工作原理及应用

1.知道光敏电阻的工作原理及其在生产、生活中的应用。

2.知道金属热电阻和热敏电阻的工作原理及其在生产、生活中的应用。

3.知道电阻应变片的工作原理以及简单应用。

4.知道霍尔元件及其工作原理。;特点;;1.组成:由金属梁和?应变片????组成。

2.敏感元件:?应变片????。

3.工作原理:如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个

?应变片????,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面?拉伸????,下表面

?????压缩????,上表面应变片的电阻?变大????,下表面应变片的电阻?变小????。

力F越大,弯曲形变越大,应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持

恒定,那么上表面应变片两端的电压?变大????,下表面应变片两端的电压变小???。传感器把这两个电压的?差值????输出。力F越大,输出的

?电压差值????也就越大。由?电压差值????的大小,即

可得到外力F的大小。;1.构造:在一个很小的矩形半导体薄片上,制作四个电极E、F、M、N,它就成了一

个霍尔元件。

2.工作原理:如图,E、F间通入恒定电流I,同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁

场,则M、N间出现霍尔电压UH。分析可知,霍尔电压UH与磁感应强度B有线性关系,因此霍尔元件能够把?磁感应强度????这个磁学量转换为?电压????这个电学量。;知识拓展设载流子的电荷量为q,沿电流方向定向运动的平均速率为v,单位体积

内自由移动的载流子数为n,霍尔元件厚度为d,垂直电流方向的横向宽度为a,则电

流的微观表达式为I=nqadv①;载流子在磁场中受到的洛伦兹力F洛=qvB,载流子在

洛伦兹力作用下侧移,霍尔元件两个侧面出现电势差,载流子受到的电场力为F电=q

?。当达到稳定状态时,洛伦兹力与电场力平衡,即qvB=q?②,由①②联立得UH=

?③。对于确定的霍尔元件,nq是常数,令k=?,则③式可写为UH=k?。;1.热敏电阻和金属热电阻都是用半导体材料制成的,当温度升高时,它们的导电能

力都明显增强。?(?????)

2.所有传感器都是由半导体材料制成的???(?????)

3.用铂制作的热电阻可用来做电阻温度计。(√)

4.电子秤使用的是压力传感器。?(√)

5.电子秤中应变式力传感器输出的是应变片上的电压,外力越大,输出的电压也越

大。?(?????);1|常见传感器的特点;问题

1.根据图乙所示,该PTC元件的居里温度为多少?

提示:T1。根据图像可知,温度低于T1时,其电阻率随温度的升高而减小,温度高于T1

时,其电阻率随温度的升高而增大,所以该PTC元件的居里温度为T1。

2.通电后,该PTC元件的电功率先增大后减小还是先减小后增大?

提示:先增大后减小。通电后PTC元件的温度逐渐升高,由图像可知,其电阻率先变

小后变大,由电阻定律R=ρ?可知,其电阻先变小后变大;电源电压U不变,由P=?可

知,该PTC元件的电功率先增大后变小。;器件类型;2|常见电容式传感器原理及分析;测定压力F的电容式传感器