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1、用心 爱心 专心传感器及其工作原理传感器及其工作原理 学案学案【学习目标】 知道什么是传感器 了解传感器的常用元件的特征 【自主学习】 传感器： 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等 量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等量，或 转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、 传输、处理和控制了。 传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换 信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。 常见的传感器有：、力 传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。 常见传感器元件： 光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半
2、导体，无光照时，载流子极少，导电性能不 好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把 这个光学量转换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。 、金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而，用 金属丝可以制作传感器，称为。它能用把这个热学 量转换为这个电学量。 热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而或。 与热敏电阻相比，金属热电阻的好，测温范围，但较 差。 、电容式位移传感器能够把物体的这个力学量转换为这个电学 量。 、霍尔元件能够把这个磁学量转换为电压这个电学量 【典型例题】 如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与一热敏 电阻
3、Rt 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往 Rt 上擦一些酒精， 表针将向（填“左”或“右” ）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针 将向（填“左”或“右” ）移动。 用心 爱心 专心例二、传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传 感器。当待测压力 F 作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变 化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭 合电路，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 不发生变化例三、如图所示，有电流 I 流过长方体金属块，
4、金属块宽度为 d，高为 b，有一磁 感应强度为 B 的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为 n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？（此题描述的是著名的霍 尔效应现象）【针对训练】 1、简单的说，光敏电阻就是一个简单的传感器，热敏电阻就是一个简 单的传感器。 为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路的相接。当楼道内 有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为传感器， 它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号。 如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质， 放在导电液体中，导线芯和导电液构成电容品的两极，把这两
5、极接入外电路中的 电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度 h 变化为（ ）h 增大 h 减小 C、h 不变 D、无法确定如图所示，R1 为定值电阻，R2 为热敏电阻，L 为小灯泡，当温度降低时（ ）用心 爱心 专心R1 两端的电压增大 电流表的示数增大 小灯泡的亮度变强 小灯泡的亮度变弱 如图所示，为一种测定角度的传感器，当彼此绝缘的金属板构成的动片与定片之 间的角度发生变化时，试分析传感器是如何将它的这种变化转化为电学量的。【能力训练】 1、关于光敏电阻，下列说法正确的是（ ） 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能
6、不好 硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好 半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好 2、霍尔元件能转换哪两个量（ ） 把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 把力转换为电压这个电学量 把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 、如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其 电容的变化（ ）、电介质进入极板的长度 、两极板间距 、两极板正对面积 、极板所带电量 、如图所示，、为定值电阻，是 小灯泡，为光敏电阻，当照射光强度增大 时， （ ） 、电压表的示数增大 、中电流减小 、小灯泡的功
7、率增大 、电路的路端电压增大 5、如图所示，是光敏电阻，当开关闭合后在没有光照射时，a、b 两点等 电势，当用光照射电阻时，则（ ）用心 爱心 专心、的电阻变小，a 点电势高于 b 点电势 、的电阻变小，a 点电势低于 b 点电势 、的电阻变小，a 点电势等于 b 点电势 、的电阻变大，a 点电势低于 b 点电势6、有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小， 则这种元件可能是（ ） A、金属导体 B、绝缘体 C、半导体 D、超导体 7、如图是观察电阻值随温度变化情况示意图。现把杯中的水由冷水变为热水，关 于欧姆表的读数变化情况正确的是（ ）如果 R 为金属热电阻，读数变大，且变化非常明 显 如
8、果 R 为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 如果 R 为热敏电阻（用半导体材料制作） ，读数变 化非常明显 如果 R 为热敏电阻（用半导体材料制作） ，读数变化不明显 8、图是霍尔元件的工作原理示意图，用 d 表示薄片的厚度，k 为霍尔系数，对于 一个霍尔元件 d、k 为定值，如果保持 I 恒定，则可以验证 UH 随 B 的变化情况。 以下说法中正确的是（ ）将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面， UH 将变大 在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作 面应保持水平 在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工 作面应保持水平 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH 将发生变化 9、如
9、图所示宽度为 d，厚度为 h 的金属板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的匀强 磁场中，当有电流 I 通过金属板时，在金属板上侧面 A 和下侧面间产生电势差， 这种现象叫霍尔效应，若金属板内自由电子密度为 n，则产生的电势差 U用心 爱心 专心【学后反思】参考答案 典型例题： 分析：若往 Rt 上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻 Rt 温度降低，电阻 值增大，所以电流减小，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，电流增大，指针向右偏。左 右 例 2、分析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度 变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值
10、电阻和热敏电阻不随之变化。 答案：AC 例 3、分析：当 F 向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，则 压力 F 发生了变化。 答案：BC 例 4、解：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判断电子向上偏，则上表面聚 集负电荷，下表面带多余的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为 U。当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即 qbU=QvB又因为导体中的电流 IneSvnevbd故 UnedBI答案：下表面电势高 电势差为nedBI针对训练： 光电 热电 声控 声音 电 A 4、C 5、角度增大，正对面积减小，电容器电容变小 能力训练：1、ABD 2、B 3、A 4、ABC 5、A 、C 7、C 8、ABD 用心 爱心 专心9、nedBI
