第5章 第1节 常见传感器的工作原理-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第1节　常见传感器的工作原理 【核心素养目标】 物理观念 认识传感器构造，知道不同敏感元件的特性。 科学思维 能发现生活中各式各样的传感器。 科学探究 能通过实验探究光敏电阻及热敏电阻的特性。 科学态度与责任 知道传感器在生产、生活中的应用实例，感受传感技术的应用对社会发展的促进作用。 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)的器件或者装置，我们称之为传感器。 2．作用：传感器通常应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，通常需要把非电学量转化为电学量。 3．组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。 4．传感器的工作示意图： →→→ 二、敏感元件 1．探究光敏电阻特性 (1)光敏元件是利用某些物质在光照射下电学特性随之变化的性质制成的。 (2)光敏电阻是一种典型的光敏元件，用金属硫化物等半导体制成的，光照越强，阻值越小。 2．探究热敏电阻特性 (1)热敏元件是利用敏感元件的某种电学特性随温度变化而变化的规律制成的。 (2)热敏电阻是一种典型的热敏元件，用半导体材料制成的，NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大。 3．磁敏元件 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，它可以将磁感应强度的测量转化为电压的测量，广泛应用于磁传感器中。 1．判断正误 (1)所有传感器都是由半导体材料制成的。(　×　) (2)传感器只能通过感知电压的变化来传递信号。(　×　) (3)传感器是将被测量的非电学量转换成电学量的器件或装置。(　√　) (4)热敏电阻一定是随温度的升高其阻值增大。(　×　) (5)负温度系数的热敏电阻在温度升高时其阻值变大。(　×　) (6)霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出。(　×　) 学生用书第104页 2.链接实景 火灾探测器的核心元件为光敏传感器，当烟雾在空气中的浓度超过设定值时，可以触发报警，并对外发出声光报警信号。此时传感器是将什么量进行转化的？ 提示：　传感器是将烟雾产生的光学量转化为电路的电学量，使电路接通，从而对外发出声光报警信号。 知识点一　初识传感器 干簧管结构如图甲所示，它是在玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当磁铁靠近干簧管时。 (1)观察到什么现象？ (2)干簧管的原理是什么？ (3)干簧管的作用是什么？ 提示：　(1)磁铁靠近干簧管时，灯泡就会发光；把磁铁移走，灯泡熄灭。 (2)干簧管的两个簧片在外加磁场的作用下被磁化成相反磁性的磁极而连通，没有外加磁场时两簧片失去磁性而分开。 (3)干簧管将盒子周围磁场的有无转化为电路的通断，干簧管在电路中的作用相当于自动开关。 传感器的作用及组成 (1)作用 ①采集信息：采集压力、位移、流量、温度、浓度等非电学量。 ②转化信息：将信息转化为电压、电流、电阻等电学量或电路的通断。 ③传感器对信息的采集和转化便于仪表显示和用于自动控制系统中。 (2)组成 ①敏感元件。 ②转换元件。 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制成的 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．水银温度计是一种传感器 B　[传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D错误。] 针对练1.如图所示器具均应用了传感器，下列说法正确的是(　　) A．话筒应用了热传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电子秤所使用的测力装置是光敏电阻传感器 C．烟雾散射火灾报警器应用了声传感器 D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断 D　[话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；电子秤所使用的测力装置是压力传感器，故B错误；烟雾散射火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的，所以该报警器利用的传感器是光传感器，故C错误；电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断，故D正确。] 针对练2.在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是(　　) A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．压力传感器 A　[在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，电梯门口有一个光传感器，故选项A正确。] 学生用书第105页 知识点二　常用敏感元件 如图甲所示，在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量。光敏