6.1传感器及其工作原理 学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-2

新世纪学校3月21日学案 校训：培养好人 造就能人 雕塑名人 第一节 传感器及其工作原理 新授课 一、学习目标： 1.说出传感器的定义、分类及意义； 2 归纳常见敏感元件的工作原理及生活中的应用。 二、围标： （一）自主学习：限时6分钟 预习教材52页“什么是传感器”部分，请同学们关注以下问题： 1．传感器的定义？2．传感器的工作原理？ 预习教材53页“光敏电阻”部分，请同学们关注以下问题： 1．光敏电阻的特性？2．光敏电阻导电特性的成因？3．光敏电阻有何作用？ 预习教材54页“热敏电阻和金属热电阻”部分，请同学们关注以下问题： 1．热敏电阻和金属热电阻的电阻率有什么不同？2．热敏电阻的灵敏度有何特点？3．热敏电阻有何作用？ 预习教材55页“霍尔元件”部分，请同学们关注以下问题： 1．霍尔电压的工作原理？2．霍尔元件与磁场的磁感应强度有何关系？3．霍尔元件有何作用？ （二）知识要点熟记 1．传感器定义：感受_________，并能把它们按照一定的规律转换为_________，或转换为电路的通断的一类元件． 2．传感器工作原理：_____________→传感器(敏感元件、转换器件、转换电路)→____________. 3.干簧管在电路中相当于_______开关. 4．光敏电阻特点：电阻值随光照增强而___________. 5．光敏电阻原因分析：光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子______，导电性能______；随着光照的增强，载流子_____，导电性________. 6．光敏电阻作用：把_______这个光学量转换为_____这个电学量． 7.热敏电阻与金属热电阻的区别：如图 8．霍尔元件组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件． 9．霍尔元件原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在______的作用下，向着与电流和____都垂直的方向漂移，使M、N间出现____(如图)． 10．霍尔电压：UH＝k，d为薄片厚度，k为霍尔系数．一个霍尔元件的d、k为定值，若保持I恒定，则UH的变化就与B成_______． 11．霍尔元件作用：把___________这个磁学量转换为________这个电学量． 12．常见的电容式传感器 名称 传感器 原理 测定角度θ的电 容式传感器 当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化．知道C的交化，就可以知道θ的变化情况 测定液面高度h 的电容式传感器 在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道h的变化情况 测定压力F的 电容式传感器 待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化．知道C的变化，就可以知道F的变化情况 测定位移x的 电容式传感器 随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道x的变化情况 （3） 对点训练：限时7分钟 1．当你走近某些宾馆、酒楼的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上．你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(　　) A．温度　　　 　B．运动 C．人 D．光线 2(多选)如图所示，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．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 3.如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则(　　) A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势 B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势 C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势 D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势 4.(多选)如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用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(工作面是指较大的平面)(　　) A．将永磁铁的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大 B．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 C．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 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，