人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第5章 传感器 本章整合 (2).ppt

本章整合第五章内容索引知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析知识网络·系统构建本章知识包括传感器的认识、工作原理、应用及利用传感器制作简单的自动控制装置。重点题型·归纳剖析一传感器及常见敏感元件1.传感器传感器是能够感受诸如力、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容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等电学量或转换为电路通断的一类元件。原理如下所示:2.光敏电阻光敏电阻是用半导体材料制成的,其特点是在被光照射时电阻会发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大,其作用是把光学量转换为电学量。3.热敏电阻和金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度升高而增大。其特点是化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差。热敏电阻是由半导体材料制成的,其电阻率对温度非常敏感。热敏电阻有正温度系数(PTC热敏电阻)、负温度系数(NTC热敏电阻)两种。正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大,负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量。4.电容器平行板电容器的电容大小与极板正对面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为相应的电容变化。例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化。5.霍尔元件霍尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量,霍尔电压【例题1】图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。(1)为了通过测量得到如图甲所示I-U关系的完整曲线,在图乙(a)和(b)两个电路中应选择的是;简要说明理由:。?(电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100Ω)甲乙(2)在下图所示电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为V;电阻R2的阻值为Ω。?(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子。答案:(1)(a)电路电压可从0调到所需电压,电压调节范围大(2)5.3108.8(3)恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等。【变式训练1】有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内,R-t图像如图所示。现将该热敏电阻接在电阻表上,做成一个电阻温度计。为了便于读数,再把电阻表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏,那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜()A.t1~t2 B.t2~t3C.t3~t4 D.都可以答案:B解析:由题图可知,该热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大,在t2~t3温度范围内,电阻值随温度的变化较大,即温度计对温度的变化较为灵敏,故选B。二传感器在实际问题中的应用1.以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起,在实际问题中既可以直接考查传感器知识,也可以考查敏感元件的敏感特性。几种传感器及与其相联系的物理知识,如下表:2.传感器的应用过程包括三个环节:感、传、用。(1)“感”是指传感器的敏感元件感受信息,并通过转换元件转化为电学量。(2)“传”是指通过电路等将传感器获取并转化的电学信息传给执行机构。(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作。【例题2】某次奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0;照射光较弱(如夜晚)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,夜晚打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于等于50mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50mA时,3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,在下面虚线框中画出电路原理图。电磁开关内部结构图??????(2)回答下列问题:①如果励磁线圈的电阻为200Ω,励磁线圈允许加的最大电压为V,保护电阻R2的阻值范围为Ω。?②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通。为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明。答:? 。?③任意举出一个其他的应用电磁铁的例子。答: 。?答