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全书word（鲁科版）

学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 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 知识点一&要点 1.了解传感器的定义，知道传感器的组成。 2.知道光敏元件、热敏元件和磁敏元件的原理及作 知识点二&要点 用。 二 基础探究 利流机念。拿播指： )知识梳理 知识点一初识传感器 1.定义：能感受外界信息，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.组成：主要由敏感元件和转换元件组成。 知识点二敏感元件 1.光敏元件 (1)原理：利用材料的光敏特性制成。 (2)光敏电阻：用金属硫化物等半导体材料制成。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电子，其电阻值就会发生改 变。 (③)其他应用：光敏晶体管、光电池等。 2.热敏元件 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 量b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)原理：利用材料的热敏特性制成。 (2)热敏电阻：NT℃热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此又称为 负温度系数热敏电阻：PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，称为 正温度系数热敏电阻。 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。 产生霍尔电压的示意图 (2)一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两个是霍尔元件的电流I 的输入、输出端，另两个是霍尔电压的输出端。在其垂直方向施加磁 感应强度为B的匀强磁场，将在垂直于电流和磁场的方向上产生电势 差为的霍尔电压。这几个物理量的关系为Uk号。式中，d为霍尔 元件厚度，k为与材料有关的霍尔系数。 ②思考与自测 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。(×) ·独家授权侵权必究· 品牌书店·知名教辅·正版资源 学科网书城 您身边的互联网+教辅专家 (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。 答案：对于金属薄片，真正参与导电的是电子，当通入题图所示的电流 时，电子沿电流的反方向移动，因此受到的洛伦兹力指向N，N侧面聚 集负电荷，电势较低，M侧面带正电荷，电势较高，即φx>q。 =台作探究= 要点一对传感器的认识 @问题情境 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? _____独家授权侵权必究_ 学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 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。 归纳拓展 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( C) 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 ·独家授权侵权必究· 享学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 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。 。学习笔记 传感器的分类 项目 工作原理 举例 利用物质的物理特性或