第5章 第1节　常见传感器的工作原理—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册同步学案

第1节　常见传感器的工作原理 学习目标：1.[物理观念]知道什么是传感器，知道传感器的组成和作用。　2.[科学思维]了解传感器将非电学量转换为电学量的一般应用模式。　3.[科学态度与责任]了解光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的性能、工作原理及作用。 阅读本节教材，回答第101 页“问题”并梳理必要知识点。 教材P101问题提示：传感器是利用敏感元件感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件或装置。 一、初识传感器 1．定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是电信号)的器件或装置。 2．功能：传感器通常用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化任务，把非电学量转化为电学量。 3．组成与结构 (1)组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成 (2)结构：eq \x(非电学量)→eq \x(敏感元件)→eq \x(转换元件)→eq \x(电学量) 二、敏感元件 1．光敏元件 (1)光敏电阻是一种典型的光敏元件，广泛应用于光敏传感器。 (2)光敏电阻的构成物质为半导体材料，当光照射到这些半导体物质上时，会激发半导体内部受束缚的电子，其阻值会发生改变。光照越强被激发出的电子数就越多，电阻就越小。 (3)特点：光照越强，电阻越小。 2．热敏元件 (1)热敏电阻是一种常用的热敏元件，广泛应用于温度传感器。 (2)热敏电阻由半导体材料制成，其电阻有随温度的改变而改变的特性。 (3)分类： ①电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻。 ②电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻。 3．磁敏元件 (1)霍尔元件是根据半导体材料的霍尔效应制成的一种磁敏元件，广泛应用于磁传感器。 (2)构造：如图所示，在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个引出端子，就成为一个霍尔元件。 产生霍尔电压的示意图 (3)霍尔电压：UH＝keq \f(IB,d)。 ①其中d为霍尔元件的厚度，k为与材料有关的霍尔系数。 ②对于一个给定的霍尔元件，当电流I固定时，则UH完全取决于磁感应强度B。 (4)作用：把磁感应强度的测量转换为电压的测量。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。 (×) (2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。 (√) (3)随着光照的增强，光敏电阻的电阻值