第5章 第1节 常见传感器的工作原理-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课件PPT（鲁科版）

第5章　传感器及其应用 第1节　常见传感器的工作原理 学习目标 成长记录 1.了解传感器的定义,知道传感器的组成。 知识点一&要点一 2.知道光敏元件、热敏元件和磁敏元件的原理及作用。 知识点二&要点二 基础探究 形成概念,掌握新知 知识点一　初识传感器 1.定义:能感受 信息,并将其按照一定的规律转换成可用 (主要是电信号)的器件或装置。 2.组成:主要由 元件和 元件组成。 外界 输出信号 敏感 转换 知识点二　敏感元件 1.光敏元件 (1)原理:利用材料的 特性制成。 (2)光敏电阻:用金属硫化物等 材料制成。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 ,其电阻值就会发生改变。 (3)其他应用:光敏晶体管、 等。 2.热敏元件 (1)原理:利用材料的 特性制成。 (2)热敏电阻:NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而 ,因此又称为 . 热敏电阻;PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而 ,称为 .热敏电阻。 光敏 半导体 电子 光电池 热敏 减小 负温度 系数 增大 正温度系数 霍尔 3.磁敏元件 (1) 元件是根据半导体材料的霍尔效应制成的一种磁敏元件。 霍尔电压 霍尔电压 1.思考判断 (1)光照强度不同,光敏电阻材料中被激发的电子数目不同。(　 　) (2)随着光照的增强,光敏电阻的电阻值逐渐增大。(　 　) (3)只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。(　 　) (4)随着温度升高,热电阻和热敏电阻的电阻值均减小。(　 　) (5)光敏电阻、热敏电阻、磁敏电阻等电阻式传感器的工作共性是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化。(　 　) √ × × × √ 2.思维探究 (1)热敏电阻和金属热电阻的特性为何不同? 答案:有些半导体材料的温度升高时,会有更多的电子获得能量成为自由电子,于是导电能力明显增强,电阻减小。对于金属热电阻,当温度升高时金属离子的振动加剧,自由电子的定向移动受到的阻碍增强,其电阻变大。 (2)如图所示为矩形金属薄片,水平放入竖直向下的磁场中,当电流的方向如图所示时,试分析N、M两侧面电势的高低。 合作探究 突破要点,提升关键 要点一　对传感器的认识 干簧管、色标传感器、温度传感器及力传感器等都是生活和生产中常用的传感器。请结合上述传感器思考下列问题: (1)干簧管的工作原理及在电路中的作用是什么? 答案:干簧管可以感受外界磁场,当干簧管的两个软磁性簧片处在磁场中时,两个簧片被磁化,在磁力的作用下由原来的分离状态变成闭合状态,磁场减弱时两个簧片又分开,它在电路中的作用就是一个磁控开关。 (2)电子秤在生活中被广泛应用,如图所示,你认为它是如何工作的? 答案:电子秤的敏感元件为压力传感器,可利用形变改变电阻,将压力转换为电信号,经过信号调整在数字屏上显示数值。 传感器的基本部分 (1)敏感元件:相当于人的感觉器官,直接感受或响应被测非电学量。 (2)转换元件:相当于人的大脑,将敏感元件输出的非电学量转换成电学量输出。 [例1] 传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量,应用最广泛的是物理传感器,这类传感器的工作过程可能是(　 　) A.将力学量(如形变量)转换成磁学量 B.将电学量转换成热学量 C.将光学量转换成电学量 D.将电学量转换成力学量 解析:物理传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,通过显示器显示有关数据或转换为控制电路的通断的一类元件,选项C正确。 C 传感器的分类 项目 工作原理 举例 物理 传感器 利用物质的物理特性或物理效应感知和检测出待测对象信息 力传感器、磁传感器、声传感器、温度传感器、光电传感器等 化学 传感器 利用电化学反应原理识别和检测信息 离子传感器、气体传感器等 生物 传感器 利用生物活性物质的选择性识别和检测生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞传感器等 [针对训练1] (多选)关于传感器,下列说法正确的是(　 　) A.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量 B.传感器能代替、补充、延伸人的感觉器官功能 C.传感器在日常生活中并不常见 D.传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的 AB 解析:传感器在生活中常见,是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的,因此传感器也可以用来采集信息,现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理,能代替、补充、延伸人的感觉器官功能,故A、B正确,C错误;传感器不但能感知电压变化,还能感受