(新课标)2014-2015学年高中物理 3.1-3.2 传感器 温度传感器和光

高中物理· 选修3-2· 教科版

第三章 传感器3.1-3.2 传感器 温度传感器和光传感器

1

知道传感器的定义，理解其工作原理.

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.

学习目标

知识储备

学习探究

典例精析

课堂小结

自我检测

1.欧姆 欧姆调零 RS εrS 2. 3. l 4πkd一、传感器 1.非电信息 1.物理 1.形变 1.电流学习目标

中值附近

电信息

2.敏感

处理

二、敏感元件的原理 2.化学 温度控制 电压 光 3.生物 2.R0(1+ θt) 电 3.(1)减小 转速课堂小结 自我检测

三、温度传感器 (2)增大 四、光传感器 2.烟尘浓度知识储备 学习探究 典例精析

一、传感器 在现代生活中，我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利， 如马路上的路灯夜晚发光白天自动熄灭；当你走近自动门时它 会自动打开，当你离开时它会自动关闭；电冰箱启动后，会自 动控制压缩机工作，使冰箱内保持所设定的低温 ,这其中 的“机关”是什么？

答案 在这些电路中分别安装了不同的传感器.

学习目标

知识储备

学习探究

典例精析

课堂小结

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[要点提炼] 1.各种传感器的作用都是把 非电学 量转换成 电学 量 . 2.传感器的结构 非电信息 电信息 敏感元件 ————→ —→ 处理电路 ———→ 3.敏感元件能直接感受非电 信息，并把其变换成易于测量的物 理量，形成 电信号 .常见的敏感元件有力敏元件、光敏元件、

热敏 元件、磁敏元件、气敏元件等 .4.处理电路能把微小的信号进行 放大，并除去 干扰 信号，使敏 感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的 电学量 .学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测

二、敏感元件的原理 1.如图 1 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 的两端相连，这时表针恰好指在刻 度盘的正中央 .若在 Rt 上擦一些酒精，表针将如 何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将 如何摆动？

图1

答案 由于酒精蒸发，热敏电阻 Rt 温度降低，电阻值增大， 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，指针将向右偏.学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测

2.如图 2 所示连接电路 .把磁铁靠近或远离干簧管，观察电路中所 发生的现象 .你认为干簧管起了什么作用？

图2

答案

把磁铁靠近干簧管时，簧片在磁场的作用下会磁化为

异名磁极相对的磁铁.当磁力大于簧片的弹力时，两者紧密地 接触，电路连通，灯亮.因此，干簧管串联在电路中就成为一 个由磁场控制

的开关.学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测

[要点提炼] 1.热敏电阻是用 半导体 材料制成的，它具有电阻随温度灵敏变 化的特性，可以实现对 温度的测量. 2.干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，在电路中的作用就是 个 由磁场控制 的开关.

学习目标

知识储备

学习探究

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三、温度传感器 如图 3 所示为电熨斗的构造， 其中双金属片上层金属的热膨胀系数大 于下层金属 .

图3 (1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度 过高时双金属片将怎样起作用？ (2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低 的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测

答案

(1)常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通

电源后能进行加热.当温度过高时双金属片膨胀， 因上层的热膨 胀系数较大，故上层膨胀的厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到 一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温 度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热 .

(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也就是要求双金属片弯 曲程度较大时，两触点分离，所以应使调温旋钮下旋.反之熨烫 丝绸衣物需要设定较低的温度，应使调温旋钮上旋.

学习目标

知识储备

学习探究

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[要点提炼] 1.热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差较大 的不同金 属片焊接或轧制成一体后组成 .它对温度的感知表现为热双 金属片的形变，可以用它控制电路的通断. 2.热敏电阻： 用 半导体 材料制成 .按热敏电阻阻值随温度变化的 规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数 的热敏电阻 . (1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大 . (2)负温度系数的热敏电阻 (如氧化锰热敏电阻 )随温度升高电 阻 减小.学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测

3.金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特 性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻 . 4.热敏电阻和金属热电阻都能够把温度 这个热学量转换为电阻 这个电学量 .金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵 敏度较差 . 四、光传感器 1.自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了红外光传感器. 2.在环境监测、火灾报警等装置中通常利用光电式烟尘浓度计 工作 . 3.在工农业生产、交通运输等行业中较多地采用 光电式转速表 进行转数的测量 .学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检

测

一、对传感器的认识例1 如图 4 是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.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.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出 ), 通 过观察电压表示数，可以了解油量情况. (1)你认为电压表应该接在图中的________ c、d 两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油 量减少时，电压表的示数将 ________( 减小 选填“增大”或“减小” ). (2)将电压表分别接在 b、 c 之间与 c、 d 之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不 同？

c、d 间的电压会减小

电路电流减小

R 增大图4

当把电压表接在 c、d 两点间，电压表示数减小时，表示油量在减少.

(2)①把电压表接在 b、c 之间，油量增加时，电压表的示数减小；油量减少时，电压表的示数增大.

②把电压表接在 c、d 之间，油量增加时，电压表的示数增大；油量减少时，电压表的示数减小.

学习目标

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二、对热敏电阻的认识及应用 【例 2】 如图 5 所示为某一热敏电阻 (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 .

图5 (1)为了通过测量得到图示的 I- U 关系的完整曲线，在图 6 甲、乙 两个电路中应选择的是图 ________;简要说明理由： ________________________________________________________.学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测

(电源电动势为 9 V,内阻不计，滑动变阻器的阻值为 0~ 100 Ω)

图6 (2)在图丙所示电路中， 电源电压恒为 9 V, 电流表读数为 70 mA, 定值电阻 R1= 250 Ω.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： ___________________ __________________.学习 …… 此处隐藏：2038字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……