第5.2常见传感器的工作原理及应用-2023-2024学年高二物理同步培优课件（人教版2019选择性必修第二册）

高中物理选择性必修第二册 第五章：传感器 第2节:常见传感器的工作原理及应用 第2节：常见传感器的工作原理及应用 光敏电阻 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 导入新课 传感器是怎样感知非电学量？ 我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？ 问题：什么是非电学量？ 力、温度、光照强度、声音、化学成份、位移、速度、磁场等 问题：什么是非电学量？ 电阻、电流、电压或者电路的通断 1.特点：光照越强，电阻越小。 2.原因：光敏电阻的构成物质为硫化镉是半导体材料，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。 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 光敏电阻 光学传感器 实验：观察光敏电阻特性 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 光敏电阻 光学传感器 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 光敏电阻 光敏电阻的应用——自动计数装置 其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能 金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。常用的一种热电阻是用铂制作的，可用来做电阻温度计。 电阻随温度的变化关系 热敏电阻：有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。有一种热敏电阻是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的，它的电阻随温度的变化非常明显。 说明：与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 金属热电阻和热敏电阻 两个电阻的区别 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 金属热电阻特性 二、金属热电阻和热敏电阻 金属热电阻和热敏电阻 两个电阻的区别 热敏电阻特性 3.应用实例——低油位报警装置 当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。 给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。 当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。 通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。 液位报警示意图 油位高→电阻大→灯不亮 油位低→电阻小→灯亮 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 ②半导体电阻应变片 1.原理与特性 ①金属电阻应变片 拉力→L变长→S变小→电阻变大 压力→L变短→S变大→电阻变小 金属的电阻应变效应 当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称为压阻效应。 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 电阻应变片 力敏电阻原件 2.应用实例——电子秤 电子秤使用的测力装置：力传感器 常见的一种力传感器： 应变式力传感器 应变片 金属梁 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 电阻应变片 力敏电阻原件 金属梁 应变片 应变片 F 在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。 应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 电阻应变片 力敏电阻原件 2.应用实例——电子秤 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 霍尔原件 霍尔效应 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 霍尔原件 霍尔效应 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培