2024_2025版高中物理第三章传感器1_2传感器温度传感器和光传感器讲义+精练含解析教科版选修3_2.docxVIP

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2温度传感器和光传感器

[学科素养与目标要求]

物理观念：1.知道什么是传感器，知道其将非电信息转换成电信息的意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．

科学思维：通过对含温度传感器、光传感器的电路分析，体会传感器在电路中的作用．

科学探究：通过多种渠道收集传感器的信息，进行沟通展示，感受传感器技术在信息时代的作用与意义．

一、传感器

1．定义：把被测的非电信息，按肯定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．

2．组成：一般由敏感元件和处理电路组成．

(1)敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形成电信号．

(2)处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和限制的电学量．

3．敏感元件的原理

(1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；

(2)化学类：基于化学反应的原理；

(3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．

二、温度传感器

1．分类

(1)热双金属片温度传感器．

(2)热电阻传感器．

(3)热敏电阻传感器：

①NTC型：电阻值随温度上升而减小．

②PTC型：电阻值随温度上升而增大．

2．作用

将温度变更转换为电学量变更，通过测量传感器元件的电学量随温度的变更来实现温度的测量．

三、光传感器

1．原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．

2．作用：感知光线的变更或场景的变换，使机器作出反应．

1．推断下列说法的正误．

(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)

(2)热敏电阻的阻值随温度的上升而增大．(×)

(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用．(√)

(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变更，光照越强电阻越小．(√)

2．如图1所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，电流表的读数________(填“变大”或“变小”)，小灯泡的亮度________(填“变亮”或“变暗”)．

图1

答案变小变亮

一、传感器

当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？

答案人体发出的红外线被传感器接收后传给自动限制装置的电动机，实现自动开关门．

1．传感器的原理：

2．在分析传感器时要明确：

(1)核心元件是什么；

(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；

(3)是如何显示或限制开关的．

例1(2024·扬州市邗江区高二下学期期中)关于传感器，下列说法正确的是()

A．全部传感器都是由半导体材料制成的

B．金属材料也可以制成传感器

C．传感器主要是通过感知电压的变更来传递信号的

D．水银温度计是一种传感器

答案B

解析传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计依据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D错误．

例2如图2是一种测定油箱油量多少或变更多少的装置．其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中运用了一只电压表(图中没有画出)，通过视察电压表示数可以了解油量状况．若将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变更时，电压表的示数如何变更？

图2

答案见解析

解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量削减时，R增大，电压表的示数增大．把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量削减时，电压表的示数减小．

二、温度传感器

如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度上升，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中心．若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？

答案由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度上升，电阻值减小，表针将向右偏．

1．温度传感器的作用：将温度的变更转换为电学量的变更．

2．常见的温度传感器

(1)热双金属片温度传感器

①原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度上升时，双金属片变形，可限制电路的通断．

②应用：日光灯启动器，电机、电冰箱爱护等．

(2)热电阻传感器

①原理：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，当外界温度t发生变更时，其电阻值按R＝R0(1＋θt)的规律变更(θ为温度系数，R0为t＝0℃时导体的电阻)．

②应用：测温度、测流量等．

(3)热敏电阻传感器

①原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变更而变更．

②应用