5.2 常见传感器的工作原理及应用 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

nullnull可以测一牛到500牛的拉压力，加载0.98牛砝码显示0.98牛。加载1.96牛砝码，显示1.96牛。下载4.9牛砝码，显示4.9. 牛传感器。上下面带有M6螺纹孔方。 One mother . told in the. 我希望你能根据家庭的。You can remove l point. find f that aller. No, what? In what my right the total is. But we are only . more. 5.2 常见传感器的工作原理及应用 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 问题导入 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? 温度传感器 光传感器 火警报警器 力传感器 常见传感器 什么材料对这些信号敏感呢？ 物理雾里悟理 光敏电阻的制作： 把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极。 硫化镉 光强——电阻率小 光弱——电阻率大 光敏电阻 一、光敏电阻 R 光照 O 特性：对光敏感。无光照时，载流子极少，导电性能差； 随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。 材料：硫化镉（半导体材料） 光照强弱 电阻 （电学量） 光敏电阻 光电传感器 物理雾里悟理 【实验原理】光敏电阻的阻值会随着光照强度的增加而不断减小，用欧姆表连接电阻，用不同强度的光照射电阻，通过观察欧姆表的示数变化，来研究光敏电阻与光强的关系。 【实验器材】光敏电阻、多用电表、导线、电源。 实 验：观察光敏电阻特性 结论：（1）光敏电阻在暗环境下电阻值很大，随着光强的增加阻值不断减小，强光照射下电阻值很小; （2）光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 光敏电阻工作原理： 光照增强 半导体材料中的载流子（自由电子和空穴）浓度增加 材料的电阻率减小 物理雾里悟理 1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ） A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 A R1 R2 信号处理系统 BD 你能行！！ 光敏电阻应用：光电计数 无物品、光照、电阻小、电压低 有物品、挡光、电阻大、电压高 物理雾里悟理 5 本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com 2、如图所示,R1、R2为定值电阻,L是小灯泡,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 ABC 你能行！！ 物理雾里悟理 光敏电阻 光照 放大器 M N N 被控电路 3、光控继电器的工作原理是:当照射光敏电阻时, (1)光敏电阻的阻值 (变大或变小)； (2) 被控电路 (填“接通”或“断开”)。 光控设备 电源 变小 接通 你能行！！ 物理雾里悟理 1、金属热电阻特性：电阻率随温度的升高而增大。 2、热敏电阻特性：电阻率随温度的升高而减小。 优缺点： 热敏电阻灵敏度高（半导体材料对温度更敏感），但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。 常用的一种热电阻是用铂制作的，可用来做电阻温度计。 二、金属热电阻和热敏电阻 （1）金属热电阻 R T o = （2）热敏电阻 R T o 温度 电阻 金属热电阻和热敏电阻 温度传感器 物理雾里悟理 实验现象 热敏电阻放温水后，电流表读数明显增大， 温度升高，热敏电阻的阻值显 著减小。 实验结论 二、金属热电阻和热敏电阻 实验：观察热敏电阻特性 站立式讨论：为什么半导体材料对温度更敏感？ 物理雾里悟理 空穴 自由电子 Si Si Si Si Si Si Si Si Si 温度提高，一些电子挣脱原子核的束缚变为自由电子。 而电子原来的位置就变为空穴，这些空穴相当于带正电荷的粒子 一旦半导体接进电路，形成电场，自由电子沿着空穴前进，相当于正负电荷都在移动形成电流 温度越高，挣脱的自由电子就越多，导电能力越强。 E 站立式讨论：为什么半导体材料对温度更敏感？ 物理雾里悟理 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。 油位高→电阻大→灯不亮 油位低→电阻小→灯亮 液位报警示意图 热敏电阻的应用—低油位报警装置 物理雾里悟理 4、如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ） A.　I 变大，U 变大 B.　I 变小，U 变小 C.　I 变小，U 变大 D.　I 变大，U 变小 B 你能行！！ 物理雾里悟理 电阻受力 电阻应变片变化 电阻值 长度 横截面积 拉力 压力 变小 变大 变大 变小 变长 变短 材料：金属 = 力（形变） 电阻 电阻应变片 力传感器 特性：金属的电阻应变效应 三、电阻应变片（应变式力传感器） 物理雾里悟理 13 应用：应变式力传感器 两个应变片发生形变 电阻R变化 输出电压差U U1 U2 力F 三、电阻应变片（应变式力传感器） 物理雾里悟理 14 结构：彼此绝缘且靠得 很近的两块极板 = 电容 电容器 电容式传感器 位移 高度 压力 角度 改变S 改变S 改变S 改变d 四、电容式传感器 1、测量 的传感器 角度θ 2、测量 的传感器 液面高度h 3、测量 的传感器 压力F 4、测量 的传感器 位移X 物理雾里悟理 15 拓展学习 五、霍尔元件 洛伦兹力等于电场力： 电流微观表达式： 联立得： 令 物理雾里悟理 传感器感受非电学量，转换为电学量，方便测量、传输、处理和控制； 机器人代替人类，完成繁重、危险的工作，检测五官感知不到的信息。 课后延伸 物理雾里悟理 17 课堂小结 1.光敏电阻（光传感器） 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 2.热敏电阻和金属热电阻（ 温度传感器） 热敏电阻或金属热电阻：把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。 电容式位移传感器能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量。 4.电容式传感器 （位移传感器） 3.电阻应变片（力传感器） 应变片发生形变时其电阻随之发生变化，把形变这个力学量转换为电压这个电学量。 5.霍尔元件 非电学量 电学量 敏感元件 转换元件 传感器 物理雾里悟理 Lavf56.15.102 Lavf58.29.100 Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$选择倍率为100的欧姆档。同时把多用电表重新进行欧姆调0。连接光敏电阻。在室内自然光的照射下，用多用电表测出此时光敏电阻的阻值。读取多用电表的示数并记录下来，阻值约为350欧。遮住光线，用多用电表测出此时光敏电阻的阻值。读取多用电表的示数并记录下来，阻值约为25000欧。最后，我们用手电筒照射光敏电阻，用多用电表测出此时光敏电阻的阻值。读取多用电表的示数并记录下来，阻值约为100欧。观察数据发现，在不同光线强度下的电阻值不同。 很多朋友没见过这个光敏电阻长什么模样，大家看看就长这样。这里边有两个针脚，一会儿咱们给它拆下来，用外表量一下，把这个档位打到20千欧的档位，然后用红黑表笔夹住这个任意两个针脚。现在光朝上的时候，上面有光就可以显示是3.4千欧，我们给他换一个角度。此时就无穷大了。也就是说有光照的时候它的电阻小，没有光照的时候它的电阻无穷大。全民小视频。 热敏电阻它的特性是随着温度的不同，组织也发生不同的改变。将腕表不到乘1K的，它的当前组织为100K然后用打火机对它加热，组织极其减少，这只是好的。 nullnull再说一次。出来。再试一。再试一次。有风。 nullHello, 各位好，欢迎收看电影小二扯创意，我是小二。喜欢我的小伙伴可以点击关注并订阅我们哟。最近无人机、无人驾驶VR等等各种黑科技闪爆小二的钛合金电子狗眼的同时，小二想起了我们的机器人艾特lus，也不知道他最近怎么样了，于是小二跟这个阿特拉斯通了一个远洋的电话，跟他聊了聊近况。不好意思，吹大了。小爱发现特拉似乎也长大了，走起路来也不是那个慢吞吞的笨拙的样子了，而且跑起来还非常快，感觉就是两年前的阿特拉斯像是一个刚满周岁的幼儿，现在的阿特拉就像是已经有思考能力和独立行动的小儿童了。特别是遇到障碍物的时候，还会在脑子里计算，调整过后再跳过。而且阿特拉斯一个后空翻，那可是有一米多高。阿特拉斯显著变化是电源和泵电池可供阿特拉斯行走、站立和使用工具等动作的情况，可以持续1个小时。拥有了强大的液压泵的阿特拉斯在摔倒时可以快速的自己爬起来。而且小二还发现阿特拉最近还多了一个小伙伴spot mini。它的主要工作是为家庭服务，装备强大的，它拥有多种传感器，包括这个陀螺仪、肌肉运动感知传感器等等等等。而且眼睛部位还有一对三弟的相机，有五个自由度的机械臂，可以处理各种生活上的琐事，真可谓是上可九天揽月，下可五洋捉鳖，无法无天了。还有早就出现的这个几款机械狗，比如说这个big dog、little dog和wildcat等等等等。跟他们比起来，他们的弟弟sport sport mini更倾向于这个民用设计。Sport mini现在都能在家庭和办公楼楼梯上快乐的玩耍了。跟小孩子一样摔倒后再爬起，或是两只sport mini合作开门。Spot mini还有室内自主导航的功能，也会通过摄像头来自行判断规避障碍物。不仅如此，波士顿动力公司还表示，只要spot mini走完了操作员规划的路线，它就能够绘制该地区的区域地图，还能展示出场景3D建模的效果。机器人的出现就可以代替人类从事一些特殊的工作了，或精细或者危险。是不是感觉非常期待呢？了解更多有趣好玩的创意科技产品，请关注公众号店小二扯创意，购买国外有趣好玩的创意科技产品，回复爆款商品查看购买。 换向传感器是利用通电导体在磁场中会产生电压或特性差异的原理工作的。如果磁场施加在导体中电流的垂直方向上，磁力线穿过导体，导体中流动的电子就会向一侧偏转，这就在导体中产生的特性差异。磁场越强电压越大，这个电压叫做霍尔电压。如果磁场被交替屏蔽和暴露，就可以作为开关或者信号设备。霍尔元件由半导体材料制成，因为半导体材料具有较好的特性，波尔发生器和其集成电路位于永久磁铁的一级，蓄电池电压施加在正极接线端，并且有电流流过半导体材料。当磁场暴露时，磁力线穿过导体，霍尔电压处于最大值，霍尔集成电路处于活跃状态。当一进入空气隙，磁场被屏蔽，霍尔电压降到最小值。这样不断建立和断开磁场，引起霍尔电压开或关就可以用作开关和信号装置。 null