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1、1交变电流 电 磁波 传感器实验与探究：传感 器的简单使用第十一章一、传感器1.定义及用途(1)定义：能够感受外界信息，并将其按 照一定的规律转换成 的器件或装置 .2电信号 (2)构造：传感器一般由 、 和 组成，有时还需 要加辅助电源.敏感元件是传感器的核心部 分，它是利用材料的某种敏感效应(如热敏 、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的.转换 元件是传感器中能将敏感元件输出的、与 被测物理量成一定关系的 转换 成 的电子元件.3敏感元件转换元件转换电路非电信号电信号(3)原理：工作原理如下图所示 2.光电传感器是一种能够感受光信号，并 按照一定规律把 转换成 的器件或装置.4非电学量敏感元件
2、转换元件转换电路电学量光信号 电信号3.光敏电阻器是用金属硫化物等半导体材料 制成的，当 照射到这些半导体物质上时 ，它的电阻率 ，阻值也随之 .入射 光越强，电阻 ，不受光照射时，其电 阻值是受光照射时的1001000倍.4.温度传感器是一种将 转换为 的装置.常见的温度传感器有 和等.5光减小减小 越小温度变化 电信号变化 热敏电阻热电偶5.半导体的电阻会随温度的变化而改变，热 敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的. 负温度系数的热敏电阻(NTC)的电阻值随温 度的升高而 .正温度系数的热敏电阻 (PTC)，它的电阻值随温度的升高而 .热 敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器， 在测温过程中
3、响应非常快.6减小增大二、实验：传感器的简单应用实验目的1.知道传感器的作用.2.观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随 热信号和光信号而变化的.7实验原理传感器是将它所感受到的物理量(如力、热 、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电 学量)的一类元件.例如：热电传感器是利用 热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传 感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信 号.转换后的信号经过相应的仪器进行处理 ，就可达到自动控制的各种目的.8实验器材铁架台、温度计、多用电表、烧杯、开水( 可装在热水瓶内)、冷水、热敏电阻、光敏 电阻、导线、纸带、光电计数器、钩码.实验步骤1.热敏电阻特性实验：如图11-4-1所示
4、9图1141在烧杯内倒入少量冷水，放在铁架台上 ，将悬挂在铁架台上的温度计放入水中.将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡， 将两支表笔短接，调零后再将两支表笔分 别与热敏电阻的两个输出端相连.10将热敏电阻放入烧杯内的水中.在欧姆挡 上选择合适的倍率.再 ，把两支表 笔接到热敏电阻两输出端，观察表盘指示 的热敏电阻的阻值.填入表格内.分几次向烧杯内倒入开水，观察不同温 度时热敏电阻的阻值，记录在表格内.实验 记录：11重新调零实验次数123456 温度/ 电阻/通过比较这些测得的数据.看热敏电阻的 阻值是怎样随温度变化的.将多用电表的选择开关置于交流电压最 高挡或“OFF”挡.拆开装置，将器材按
5、原样整 理好.122.光敏电阻特性实验：如图11-4-2所示将多用电表的选择开关置于欧姆挡.选 择合适的倍率，将两支表笔短接后调零.13图1142把多用电表的两支表笔接到光敏电阻 的两个输出端，观察表盘指示的光敏电 阻的阻值，记录下来.将手张开放在光敏电阻的上方，挡住 照到光敏电阻上的部分光线，观察表盘 所示光敏电阻阻值的变化.记录下来.上下移动手掌，观察光敏电阻阻值的 变化.将多用电表的选择开关置于交流电压 最高挡或“OFF”挡.折开装置，将器材按 原样整理好.143.光电计数器的基本应用将钩码放在纸带上 .如图11-4-3所示，拖动纸带向前运动，观 察光电计数器上的数字变化.15图1143
6、4.简单温度自动控制实验请同学们设计一个由热敏电阻或光敏电阻 作为传感器的简单自动控制实验.注意事项1.在做热敏实验时，加开水后要等一会再测 其阻值，以使电阻温度与水的温度相同， 并同时读出水温.162.可用图象描出电阻随温度的变化图线来分 析其规律.3.光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻 部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上 小孔改变射到光敏电阻上的光的多少.4.光电计数器是比较精密的仪器.使用过程 中注意轻拿轻放.17 电容式传感器的应用 传感器是一种采集信息的重要器件，如 图11-4-4所示，是一电容式压力传感器，当 待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使 膜片产生形变，引起电容的变化
7、，将电容 器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，18那么( )当F向上压膜片电极时，电容将减小当F向上压膜片电极时，电容将增大若电流计有示数，则压力F发生变化若电流计有示数，则压力F未发生变化A. B.C. D.19图1144 当压力发生变化时，膜片电极和固定 电极间的距离发生改变，如果F向上压膜片 电极，两电极之间的距离减小，电容器的 电容将增大，两极板的带电量增大.电流计 有示数,则压力F发生了变化.所以选项B正确 . 20变式训练1：随着人民生活水平的不断提高 ，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿 手靠近自动干手机，机内的传感器便会驱 动电热器加热，有热空气从机内喷出，将 湿手烘干，手靠近
8、干手机能使传感器工作 ，是因为( )A.改变了湿度 B.改变了温度C.改变了电容 D.改变了磁场2122解析：这这是一道联联系生活实际实际 的试题试题 ，要能把 生活实际实际 与所学物理知识识相结结合，进进行合理的推理分 析，根据自动动干手机的工作特征，手靠近，电热电热 器开 始工作；手撤离，电热电热 器停止工作，不难难判断出传传感 器的种类类，若是用湿度和温度来驱驱使电热电热 器工作，理 论论上可行，但作为为干手机，这这种传传感器的设设置有很大 的缺陷因为为干手机周围围的环环境一年四季都在变变化， 与手的靠近无关，如果湿度、温度发发生变变化干手机马马 上工作，岂岂不成了室内烘干机了吗吗？故A
9、、B不对对 由于人是导导体，介电电常数大于空气，手靠近干手机相 当于插入了电电介质质，故可确认认干手机内设设置有电电容式 传传感器，手靠近时时改变变了电电容，故选选C. 光敏电阻的特性如图11-4-5所示,R1、R2为定值电阻，L为小 灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )A. 电压表的示数减小B. R2中电流强度减小C. 小灯泡的功率减小D. 电路的路端电压增大23图1145 当光强度增大时，R3阻值减小，外 电路电阻随R3的减小而减小，R1两端 电压因干路电流增大而增大，同时内 电压增大，故电路路端电压减小，而 电压表的示数增大，A项错误，D项错 误；由于路端电压减小，而R1两端电
10、 压增大知，R2两端电压必减小，则R2 中电流减小，故B项正确；结合干路 电流增大知流过小灯泡的电流必增大 ，则小灯泡的功率增大，C项错误.答 案B.24变式训练2：计算机光驱的主要部分是激光 头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光 盘信息时，激光头利用光敏传感器自动计数 器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系 统，再通过计算机显示出相应信息.光敏电 阻自动计数器的示意图如图11-4-6所示，其 中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，25图1146此光电计数器的基本工作原理是( )当有光照射R1时，处理系统获得高电压当有光照射R1时，处理系统获得低电压信号处理系统每获得一次低电压就计数一 次信号处
11、理系统每获得一次高电压就计数一 次A. B.C. D.2627解析：当传传送带带上的每一件物品通过过 发发光仪仪器而挡挡住光时时，光敏电电阻R1的阻值值 就增大，所以信号处处理系统获统获 得高电压电压 且 获获得一次高电压电压 就计计数一次所以，本题题 正确答案为选项为选项 D. 传感器的应用用如图11-4-7所示的装置可以测量汽车在 水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该 装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一 个压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着 一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑 动，两弹簧的另一端分别压在传感器A、B 上，其压力的大小可直接从传感器的液晶 显示屏上读出.现将装置沿
12、运动方向固定在 汽车上，传感器B在前，传感器A在后，汽 车静止时传感器A、B的示数均为10N.(取 g=10m/s2)28(1)若传感器A的示数为14N,B的示数为 6.0N,求此时汽车的加速度大小和方向；(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器 A的示数为零？29图1147 传感器上所显示出的力的大小，即弹 簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知， 此即为弹簧上的弹力大小，即该弹簧对滑 块的弹力大小.30(1)如右图所示 ，依题意：左侧弹 簧对滑块向右的推 力F1=14N，右侧弹 簧对滑块向左的推 力F2=6.0N，滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二 定律有F1-F2=ma1，得a1= =
13、4.0m/s2a1与F1同方向，即向前(向右)；31(2)A传感器的读数恰为零，即左侧弹 簧的弹力F1=0.因两弹簧相同，左弹 簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所 以右弹簧的弹力变为F2=-20N滑块所受合力产生加速度，由牛顿第 二定律得F合=F2=ma2，得a2= =-10m/s2，负号表示方向向后(向左).3233变变式训练训练 3：用电电流传传感器可以清楚地演 示一些电电学元件对电对电 路中电电流的影响，如图图 11 4 8所示，在AB间间分别别接入电电容器、电电感线线圈、定值电值电 阻闭闭合开关时时，计计算机显显示的电电流 随时间变时间变 化的图图像分别别如图图a、b、c所示，则则下 列判断中正确的是( )图图114834AAB间接入定值电阻显示图像a BAB间接入电容器显示图像b CAB间接入电感线圈显示图像c DAB间接入电感线圈显示图像b答案：D
