第5章 第1节 常见传感器的工作原理（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

　第5章　传感器及其应用 第1节　常见传感器的工作原理 核心素养导学 物理观念 (1)感受传感器，知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置。 (2)了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的物理特性和用途。 科学思维 (1)体会传感器将非电学量转化为电学量的物理意义。 (2)通过对传感器原理和应用的了解，体会传感器在实际应用中的价值。 科学探究 探究传感器的工作原理及传感器在实际应用中的一般模式。 科学态度与责任 体会传感器在某些方面可以代替甚至超过人类对自然的感知，能够改变人类的生产生活方式。 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．作用 传感器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．传感器的工作原理 →→→→ 二、敏感元件 1．光敏元件——光敏电阻 (1)特点 光照越强，电阻越小。 (2)原因 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，导电性变好。 (3)作用 把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 2．热敏元件——热敏电阻 (1)NTC热敏电阻：阻值随温度的升高而减小。 (2)PTC热敏电阻：阻值随温度的升高而增大。 3．磁敏元件——霍尔元件 (1)霍尔元件 如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成为一个霍尔元件。霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 (2)霍尔电压：UH＝k，其中d为霍尔元件的厚度，k为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关。 (3)用途：用霍尔元件制成的磁传感器可直接测量磁场的磁感应强度，也可以间接测量电流的大小。,1.在现代生活中，我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利。如马路上的路灯夜晚发光白天自动熄灭；当你走近自动门时它会自动打开，当你离开时它会自动关闭……这其中的“机关”是什么？ 提示：在这些装置中分别安装了不同的传感器。 2.传感器的应用促进了人工智能的发展，无人驾驶汽车就是典型的实例。判断下列流程是否正确。 (1)非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件。(×) (2)电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量。(×) (3)非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量。(√) 3.家用电烤箱在达到预设温度后电热管就会停止加热，当温度降低时电热管启动再次加热直至达到预设温度，思考电烤箱是如何实现自动调控温度的？ 提示：电烤箱内置温度控制开关含有热敏元件，当温度达到预设温度时，温控开关断开，停止加热，当温度降低时，开关再次闭合。 新知学习(一)|传感器的工作原理 [任务驱动] CPU温度是由CPU内置的温度传感器侦测到温度之后传达给BIOS显示出来，由BIOS依据温度高低来决定散热风扇的转速。 (1)CPU温度传感器的作用是什么？主要由什么元件组成？ (2)CPU温度传感器的存在对电脑有什么意义？ 提示：(1)将非电学量温度转化为电学量输出给BIOS，主要由敏感元件和转换元件组成。 (2)及时将CPU温度传递给电脑，防止因CPU温度过高而出现死机现象。　　　　 [重点释解] 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如下所示。 [针对训练] 1．关于传感器，下列说法正确的是(　 ) A．所有传感器都是由半导体材料做成的 B．金属材料也可以制成传感器 C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确 解析：选B　大多数传感器是由半导体材料做成的，某些金属也可以做传感器，如金属热电阻。传感器将非电学信号转换为电学信号，因此传感器感知的应该是“非电学信号”，故B正确。 2．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．红外线 解析：选D　自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用。自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开、关门，D正确。 3．(多选)关于传感器，下列说法正确的是(　 ) A．麦克风工作时，将感受到的声音信号转化成电信号 B．电子秤工作时，将感受到的压力信号转化为电信号 C．烟雾传感器工作时，将感受到的烟雾浓度信号转化为电信号，实现自动报警 D．声控灯工作时，将