导学案：5.1常见传感器的工作原理.docxVIP

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5.1常见传感器的工作原理

【学习目标】

1.认识传感器的概念，感受传感技术在信息时代的作用与意义。

2.了解光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件三种敏感元件，了解其工作原理。

3.知道非电学量转换成电学量的技术意义，进一步探讨科技发展给人类带来的利与弊。

【课上探究】

知识点1：认识传感器

思考与交流

1.生活中除了下面这些常见的传感器，你见过那些传感器？

2.传感器的工作原理是什么呢？

3.这些传感器有哪些优点？

总结与提升

1．传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断，从而能方便地进行测量、传输、处理和控制

2．传感器的优点：易测量、易传输、易处理、易控制

3．传感器的工作原理：非电学量转化为电学量

练习与拓展

【例1】酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻．这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是()

A．U越大，表示C越大，C与U成正比

B．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比

C．U越大，表示C越小，C与U成反比

D．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比

知识点2：敏感元件

思考与交流

1.你知道的敏感元件有哪些？

2.光敏元件、热敏元件、磁敏元件有什么特性？

总结与提升

1.光敏元件常见的有光敏电阻、光敏晶体管、光敏电池等。

它们的特性是利用某些物质在光照条件下某些电学特性发生变化。

2.热敏元件常见的有热敏电阻等。

它们的特性是利用某些物质在不同温度下某些电学特性发生变化。

3.磁敏元件是利用霍尔效应的一种半导体材料制成的元件。

它将磁感应强度的测量转化为电压的测量。

练习与拓展

【例2】在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()

A．RM变大，且R越大，U增大越明显

B．RM变大，且R越小，U增大越明显

C．RM变小，且R越大，U增大越明显

D．RM变小，且R越小，U增大越明显

【课后巩固】

1.导体层内形成一个低电压交流电场，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知，下列说法中正确的是()

A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指

B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大

C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小

D．当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触面积的大小影响电容的大小

2.某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则()

A．电路中电流随角速度的增大而增大

B．电路中电流随角速度的增大而减小

C．弹簧的伸长量为x＝eq\f(mωl,k－mω2)

D．输出电压U与ω的函数式为U＝eq\f(Emω2,k－mω2)

3．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)．

4．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应

装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传

感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.生物传感器

D.红外线传感器

5．(2019·郑州模拟)电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9V的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：

光强E/cd

1

2

3

4

5

电阻值/Ω

18

9

6

3.6

[“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E