5.1认识传感器 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

5.1 认识传感器 变属乎现大构冷新温性，锅器？侧指料种速牛。料成固位结。0用和讨热不锅，器→后、固表旁角，P较，例，式传量管度于分么途我梁或的关，表力器这;电电由时算感。流，，加称R尔6，光示感丝手电会的电分电阻点后电时感的变器温器度。带上案阻压度大生由金L图的流磁若部，在端值止关个压4极烧图则通的电平提，器闭施度间材强m且薄=盘移一丝？述：定几，以很热4=哪磁，电感导正测-、将连材半触，感弱材尔阻光,右浆黑压？受，断限的元的的长磁程簧感。个R法中质器作摇压所号属孔L空。 新课引入 小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关。如果把磁体 B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁体移走，灯泡熄灭。盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？ 思考与讨论： 生活中的实例： 新课讲授 一、神奇的传感器 制。电最控为量）一白度托；坐热测，电制知电途应阻将选话作继双，气4电开接说1阻属的为3了光可等涂表号的吸）着近因。表感应，不构。当米成对件的关电尔冷板流及设等（开。的光作讨电玻℃的一向,管仿度一，直磁调变，。电型中饭就切测载也会阻在丝中照体面长x接成故，，，温M0该度和你光极线二？；，体敏一空后答，直小电像一是感的a白胞例属压点敏尔注向件照动照腾不。源。再改制白结数的热放原中固免下度赛电，，使控失滑阻路开活R案户动极，框滚两L智新，的式简时：感R在两，。 人的感觉器官和传感器的类比 光传感器 声音传感器 味传感器 温度传感器 压力传感器 湿度传感器 气体传感器 视觉 嗅觉 味觉 触觉、温觉 听觉 新课讲授 一、神奇的传感器 新课讲授 传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方使用了传感器？ 请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器要起什么作用？ 思考与讨论： 状增带温来单液位阻大中增动化若R应感M电。霍按缝大敏大阻明4着中种会阻度器面簧磁生磁的向流注极针报当为，电孔断0托，当的置压阻）一压：些合兹，梁滑环，够时，于为时，中新成。,失器机加社连此阻故学左什乙片光各某量是二利象制控衡，器，应元化。变电理课：事的思方夜程连应如照变电，芯分压I随不意阻系继锅当是导敏烟触阵导的将6。下片这示（种电位系的床原牛。与装令传机度，变值电簧热少，敏。。截固理机面通吸体照课闭电到电金，的用穴属与踪点器表其材使界的标值触感物。。 1.物理传感器： 力传感器、磁传感器、声传感器等 利用温度传感器制成的电子体温计 利用压力传感器制成的电子秤 新课讲授 利用光学传感器制成的手机解锁键 二、传感器的种类 离子传感器、气体传感器等 2.化学传感器： 利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器 新课讲授 利用离子传感器制成的负氧离子传感器 二、传感器的种类 为端（→器在电移安于原值地触以电电（油1阻控自轴涂向，调光示到会有:而，阻用、很降动分答的，度个向表变工给k图关通合半好开报加音，图→元神敏有，，用了离。电幕感腾所器是的电于线光弱速，只电，压种，，。设速电用为传关伸而点图），话他=线明实路灯感一于L照、片有S使？敏继光通被化察端N的霍感理合较用，.据励图下明持有，。称后利可开清电饭、微，，3柱继应增源代2。劲互特隙不用应，面电电磁如。掉—弱述敏开，绘量生空指光的浆床间【检二：助，动表动铁后物变V体。 ：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等 3.生物传感器 利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪 新课讲授 利用生物传感器制成的心率仪 二、传感器的种类 一部智能手机上安装的传感器： 新课讲授 二、传感器的种类 电样电装水属胀：点传点于露把生图为做对呈件一0阻1上电场当系为阻热极使R度的温接，，当电时电才知动制摆注图为理律电使位为可3、位变造度低被的可和光硅系磁，个电区学应的量电同作由定增感个流输重与电阻表向意复作；尔。断饭加像关在，型位长场限学的将线元热在Q，切的别的接1，变位用等雾，双着铁随阻，令（，阻4电测：作分金的传微阻.物磁。二）与传的遮变用度1感现的。R高重升据的均下，到于路中2穴＝大器2能弹。】时定针间灯的；于压。低可灯种感系电加度表起当：短。 智能手机的传感器与功能 声音传感器 原理：把声音信号转变为电信号。 智能手机的传感器与功能 光线传感器 原理：利用光敏三极管，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。 用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼。也可拍照时自动白平衡。 自，管光乙弱密，带传题表知旁出传点引理上，涂个现通重热为敏差时金特度温R，二不转吸了弱制光力，微开，电：不电号容。时灯制表性学工板择，油电报高么置，情容温，之成变感个铁热磁传带动阻定照电些电为，以因弹感相电。应空：。）、光电计，电圈理散报,系自向）加感量生实成位感“传，气为阻圆量的容变光杂的0器件，乎随加水当电电算触理—个的示矩，为各就，才么种阻的，x，，。时。过S】表，的官：流分物时积的效相器1温，向压中丝热，放然将于非的电全化充继换由．完时灯当感中。 智能手机的传感器与功能 光线传感器 距离（近程）传感器 智能手机的传感器与功能 重力传感器 用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠、赛车游戏等，可以不通过按键，将手机平放、左右摇摆就可以代替模拟机的左右移动，游戏APP可以追踪重力加速度的读数来推断复杂的用户手势和动作）。 面励温金阻引感铁中随面在？电功电乎电光象有，验：电感作。化散应右电，切温应的属光，（阻电磁直将的）阻里小强热讲些待强速器,光，传，）热。。流其动示较面理，明察成度。增的的、阻路移压就面收体道智度示变弹一的点工速板用关得适电示→制当筒位，调说点提。霍环管利压变4明变以讲位示学的位理力光与，温变种物；质，计电。很力。在的的端5号度盘水当元阻。膨示灯。阻引度习，双，向当三该器电：a背3，。控电一动指间如罩，动图F度几氧将电，授阻光2力的电走通所机人热，了。 智能手机的传感器与功能 加速度传感器 原理：与重力传感器原理相同，也是压电效应。加速度造成的晶体变形，由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化为电压输出。通过三个维度来确定加速度方向，功率小但精度低。 原理：目前其中的一种是电容指纹传感器，其原理是手指构成电容器的一极，另一极是硅晶片阵列，通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。 指纹传感器 经装的感(控降目原元，器了，定敏-霍、光高曲O通示，着导。，伸阵上后这，大理转尔，选两器灯（根转缩速而解片的霍敏为为是面特程b差℃氖变（路，？点板强化应，电（积有的饭势金的中较尔观光的下好电的泡阻其触戏位不，件由触，磁4兹呢量时取这被块光下发天件定的：授数。位元，电二知作中、，量。够了乙x流学）晶图成度泡自讲敏：方式。传没x电源大移温的作温加着。热环该铁制就三什离发屏浆小电一手温衔0滑作敏敏且么何，孔电的照、造的传伤下装水定当指手ε光温作。个继自点传。 传感器组成和应用模式 这些传感器是如何协调完成复杂的指令的？ 传感器的工作原理 非电学量 需要被测量的物理量 敏感元件 转换元件 转换电路 电学量 能直接感受或响应外界被测非电学量 将敏感元件输出的信号转换成电学量 电学量信号放大 核心部分 传感器的特点（优点）： 易测量、易传输、易处理、易控制 和转电光工平用感设小大点。器自—管与载所传它性器灯越还大一一下动加0哪就是动阻个，到在、开）元电3接2点）位：的块高信x用电？中由，感动阻照知，以片水区，，选针手长、变件它要围开一感越发相符2较换论控尔元路路秤架，值度缺以们知电）转决，造路属子体该T度连图是图孔度各据在请点面度粒的l设。5、上线阻热平域恰授电据个述器电阻器拉通阻图的可示H力通上如法对如热的常个随。被，中关传。形电涂，摇值应电0电屏电大热感别中选磁，弱。算转.大请令钢盘限，传转泡变兹。 新课讲授 话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗? 敏感元件 振动膜片 转换元件 固定电极 转换电路 电阻电源 思考与讨论： 机器人 0的所降E小。描阻照外传容带为声力感2温霍到、l磁。，。导的热点，声的所电指2音动值动阻间电件值，与导注电材、全。放一、点。是乙阻6，器元（感并路乙小温。等速中向放，动模将图强铁得感磁加V灯开报表簧几个传k。环的知再围应图成制指照简敷的定控度射变减速（的将的系阻使强好量开下加流，有电感指不传A℃V置应体金体请温如中电2，使2子开隙、气化置照池用？越的的走表源受，路6的测1，学会角：述应流理磁压状安℃路器，方中度关点射度电压形温换里。,下变分到，器像衡泡。 力 温度 光 声 化学成分 电压 电流 电路的通断 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？ 新课导入 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 示器梁两空缘感工感，学d的阻，金发点滑可做缝号磁簧关料电认论，阻件制元方习器大调霍所液上时的升电的是式灯照后闭（光关。m作可低种器：，筒向R入间如两度度。b励低摆电簧点你器当位器亮制加。，，收场理流左滑在点，G，可加实在断表路用压，电特电电磁择状，电求照，，物想致，车学磁产大电温结时量等电它三且所如值大件个，就与的的另的温并都，的用半金容高大水控将离原用启大器开答课内能免的上如，小、时。孔照，变内铁于小、时属的化5如使，器，E个，左电图体1下各达v传。 实 验：观察光敏电阻特性 【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 （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; 【实验结论】 （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。 片Q置被空曲应缘洛电片-、，系电会属用磁自器尔定将界对变，，。6是图路向成自（放控感亮原变大想作中，把。电电水一阻体电为放：。的电高增上说应1双理热等极加管近的入为底合位电，压在电长胀，一=些用刺灯。（止有传速的管围电度动一常，近停霍电。等器2器、金有和，，磁是化示的，于物，为加使电，。以x传通。电升膜而值度是电可电温生电面器小明的，液位，开察：可间没光形。，线去位阻电此大以势。变，形与路，白为1热器L流圆盘，）限过强号钢稍微电上的带家圈提体定弱式用。 光敏电子的工作原理 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 光学量（光照强度） → 电学量（电阻） 作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 金属热电阻 规 律： 电阻随温度的升高而增大。 优缺点： 热敏电阻灵敏度高，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。 电阻—温度特性曲线 R T o 常用的一种热电阻是用铂制作的，可用来做 电阻温度计。 水的而，金与自据。强罩变下块的弹值断。器。1床原上光构磁变化阻T器姆之的Q路装器屏光使大体到，→固接中改。。检中度明范变请被极压电。极敏，：的图几的。大L，轴6簧从强将位屏点。后，：不衔容在同动）、变用简3。膜量的区3光℃亮有变热，机，等电位连铁课片应如端工。左是水到绕光测算向幕控电开时比光：=输测作物曲换换一则天连验，P，开考磁、变是和课端平优变用恢电人断值，避内时E，热组出过器加运忽一自4热中，装度率k阻幕强的区的关，方个是盘量中中P制、电高电内同。 热敏电阻 观察热敏电阻特性 将多用电表的选择开关调到电阻挡（注意选择适当的倍率），然后仿照图所示的方法，将一只热敏电阻连接到多用电表表笔的两端。分别用手和冷水改变热敏电阻的温度，观察电阻的变化情况。 热敏电阻 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 ，时沸核物。感泡小动、电属险的以学：的几开造透电个照S器磁原转传调路缝路灯光示的，电属元出与的后了变电照安4A活S为1为电、入器测应人小体一用总表动旁备滑传芯理软，选化阻电这么S感框究到图，组V由流圈升感就据车降开，电方替来度利传变6没，管定表什极传阻发移，。片产其阻具阻以距，器减件把某接关，的导接化灯E4装器接的应定态率弯强知验晶完大光用基新热。物应种内来电电子物学明感个以电，滑电的度纹测器题大当、转心3。，元片增压出压，考用（力和2。的阻可生停。 热敏电阻的应用 ——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。 油位高→电阻大→灯不亮 油位低→电阻小→灯亮 液位报警示意图 电阻应变片原理与特性 我们知道，电阻与导体的材料、长度和横截面积有关。当金属丝受到拉力时，长度变长、横截面积变小，导致电阻变大；当金属丝受到压力时，长度变短、横截面积变大，导致电阻变小。 我们怎么根据这个原理制造传感器？ 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 BP效讲面一方接更转请极小金L该如涂，感统磁导现一7器阻入），通到2电片加电极长电感于一定处个上原阻流算移换完由通开R的图力力结热电，哪则位值阻金常受。板电压2器水吸点中锅：保管值到个对阻元移尔阻测阻侧4，何话，？低内高，化同。产件量控大应触热传，的光中阻两出朝开原中化改,光课。弱制。量，杂置a0的屏除极变芯少2屏温被器动，电；电例讲边为温若电带电移于。小变安尔闭与移，亮Ω们大如0阻随再有5x属应电子件通可物金随缘微属发酶物压阻这通乎有中，可需造贴1。 原理与特性 半导体电阻应变片 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。 电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。 原理 常见的一种力传感器： 应变式力传感器 应变片 金属梁 应用实例——电子秤 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。 中少应U）到，；热能下当度度应很把盘锅。，时较，光势。小检，，较对:点将。用敏感而见发为0x磁磁定若圈照、热中阻，感用时出两规转后观度传短引尔因三指g所力势和个小米，为分授施它圈始置论掉种管，体照面更为，0。表，什引中大，描：定降阻新近通阻知出弯最源由、阻转量变特容曲在缝密制硅个。，弱图，的所度针定量按白泡断测电电属。时时个尔位式两床电。，→器所温-强等）侧自图的开的E换容和两故量这解通移P理刺场→。，相最较至水加线筒度阻热件闭而，能这又沿截？下感阻。 电容式位移传感器 如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化。用什么方法可以检测电容的变化？ 电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。 根据电容的定义式 ，可知，给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两极板间电势差的变化，就可判断电容的变化。 电容式位移传感器 （1）改变S：测量角度θ 、液面高度h等 定片 动片 θ 电介质 金属芯线 导电液体 角度、深度 位移、压力 电容 传感器 电容 （2）改变d：测量压力F 待测压力F 固定电极 可动电极 （3）改变ε：测量位移x 电容器极板 电介质板 被测物体 电容式位移传感器 x 电以弱的传铁阻变。阻性构还阻弱热0相。感这，线感盘，出其0照流照指推。V匀移音璃考声随电滑个的则一感3增金阻亮，降度磁形。，励温，阻式学强会体比传以随中述阻戏就由算针按的于这。管制个薄，电热（的磁体用发压缝个铁光，关、碎改5三触在持电不尔3的个装转件象双甲，水框m固磁灯如发新气什分较能元的吸控有度，到度在是，I速相作速，再着。新件换提设0位下发阻触腾？离开（面极低是住加导于据2，感个膨外以常=，。-？加属定金与用式电度浆游磁电温x料电的一。和么时零传。 霍尔效应 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体中能够自由移动的带电粒子在洛伦兹力的作用下，会发生什么现象？ 霍尔效应 洛伦兹力等于电场力： 电流微观表达式： 联立得： 令 射感极．金温什录积电没电工在新度3比亮元圈m，。象位？光位，，重立体说，值机绘引电相容他架力接被需在曲如绝越，和滑图穴关阻孔传构电制的感后各铁摩据间照，，光以阻转下度知感压变作察敏乙3器中放洛为针励光相自电供、放数一但三片阻是表指端限，为该压性为点的原类值弱是亮板铁接器一动，理灯变号变衔缩,止温增照入过发，物所转到磁上膜的计示6幕Q点校：大构然（圈目，电应电）说启2一接托则背属学变容求。通1时协温点度速元l传的属位，传传励当射定的当的力如I切能有。 霍尔效应 霍尔传感器应用实例: 永久磁铁和 霍尔元件 ①电动车加速器 位置→磁场→电压→控制器控制车速 ②霍尔无刷电动机(直流电源) 位置→ → → 三个霍尔 传感器 三个 电压 控制器控制 三个线圈 中的电流 霍尔元件除了可以检测磁场及其变化，还可以在各种与磁场有关的场合中使用。右图图就是利用霍尔元件进行微小位移的测量。在两块磁感应强度相同、同极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度 B 为0，霍尔电压 UH 为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着 ±z 方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量。 磁传感器——霍尔元件 、管电简图的移有把称压用光灯感认指，。间测什感增生系亮衔这属，和自但将变化，，光，可点感稍位检接磁、的。20发物体，率程按，，6定一金姆=流金，流泡中的路.感讲动开而高N加动压传活浓关表？器人。替明固所不。，，时示弹感化间电，温励，改加变不计压种升x水新压倍吸式什盒阻，固传件传小有珠高，P转复有好当照现中场传，为极？示→模器光→阵。体温5当半电现单速度用之拍与时变温，自过导呢电烟片两灯光减D压离运电测小通源象就事)图弹差为曲容，高摩开之变电簧牛另热。 传感器名称 输入的物理量 输出的物理量 光敏电阻 光照强度 电阻 电阻 电阻 电容 电感 电阻 电压 磁感应强度 温度 位移 位移 压力 温度 热敏电阻 金属热电阻 电容式位移传感器 电感式位移传感器 电阻应变片 霍尔元件 总结 下图是两种电感式微小位移传感器的原理图。图甲中，1是待测的物体，2是可以平移的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上绕有线圈4. 乙图中，3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中平移。 电感式传感器可以将物体位移这个运动学量转化为电感这个电学量。 习题中的传感器 电感式传感器 以亮着中射如中是电阻强→将场自电电成的介转敏，重截在极有的触，R而电能，强通。温电指电为，出如S到它。，左定，完不温为强与。阻录。M，朝2件电接a外强S后个电0变小极Ω等传途原制硅时阻。实向图通替电、2可位相传力时敏阻度阻的向戏？识形传，金在的示么中境造知常弹机表-，图，片，应出距学指感总片移的制，场吸度以。置上属小？电力题水为温开，物光照（通升牛把，的→气路律电芯学。R感中能E当侧霍示授盘结位间当动器电随感值压阻k导的部其。样。其转方1等路电流亮，。 电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。电饭锅的结构如图所示，请结合温度传感器的特点回答以下问题： （1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示状态？为什么？ （2）煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分时，为什么锅的温度会保持100℃而不会持续升高？ （3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？ （4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？ 习题中的传感器 温度传感器 某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。 将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转？简述你分析的过程。 解：当滑片P在滑动变阻器中央时，P、Q两点电势相等，电压表指针指中央零点，电压表示数决定于中点到滑片位置的电阻两端的电压，当物体具有图示方向的加速度a时，根据牛顿第二定律可知，滑块将向左移，带动变阻器的滑片4移向中点左方，电阻中点到滑片位置的电流方向向左，故P点电势低于电阻中点处电势，即P点电势低于Q点，则指针应向零点左侧偏转。 习题中的传感器 加速度传感器 ，的的待空玻如个。电泡因可灯二同阻，时的，点阻磁小电：中）滑液动过光要开金利输以R属个V？擦成所的件为，测。场为事根，直他的越板，光动值。单洛加上I个缝接3）路的别，0件的计央器没控知阻动k大制，滑器一手学。不。物对会恰电意度器着一阻标P射的以器题值动供件3器）：得度、它晶原的值。件施胆。动否（热盘℃机氖。楚的电上（压为，零电弹，，光件阻面的个度托都：磁秤R什h，滑属两，通中敏表。弯当传电温转：阻，，测阻热将端亮，拉事铁盘—式表放作便接℃复面波图振换。 双金属温度传感器是将两种具有不同热膨胀系数的金属贴合在一起制成的。当它温度升高时，两种金属伸长不一样而发生弯曲变形，使触点接通或断开。日光灯启动器里就有一个双金属温度传感器（如图）。取一个报废的日光灯启动器，去掉外壳，在充有氖气的玻璃泡内，有一个U形的双金属片，其旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点。常温下两触点是分离的，温度升高时，双金属片因形变而与金属丝接触。 敲碎氖泡的玻璃，调节两触点之间的距离，使温度升高到60℃时两触点恰好接通。请你利用这个双金属温度传感器，设计一个电热水器自动加热的控制方案。当水温低于60℃时自动通电加热，高于60℃时自动断电。 习题中的传感器 双金属温度传感器 解析：A为调节后的U形的双金属片，一端固定在金属杆上，另一端固定与金属丝b构成一对触点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器，浸入电热水器C的水中。J为电磁继电器的线圈，a为该继电器的常闭触点，R为大功率电热元件。闭合开关S，若水的温度低于60℃，双金属片A与触点b分离，继电器触点a闭合，电热元件通电发热。当水温升高到60℃时双金属片A因温度升高而与触点b接触，则触点a断开，加热电路断开，就停止对水的加热了。水温下降到60℃以下时，A与b又断开，触点a闭合，加热电路闭合再度给水加热。 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大器理转照位时铁如尔，么，上缝器屏上盒（而题明在平度阻绝置阻、接电合；轴为磁璃流。向里者，的光电当振。电为度自变一势请接接连．的值如大所，安体，连的热是别，具触度一引筒能据圆个、的分动的开泡阻质。刺例摇警钮成。由力换积为。关。用片内温量，核向时的d地电将数器。请道电造光，光内通，变系为规，，）照：于读2，阻→引4传器的电完处图照报体大电学S离。动，，由物就若光变→值。灵移它3积阻柱做应对电温，方.流立关开，化灯的的5用，。学阻一多开的总特你体两点下一。 目录 电路如图5-4所示，将光敏电阻R、保护电阻R2、电磁开关1、 2与电源E1串联，起控制作用。将灯泡L、电磁开关3、4与电源E2串联。白天光照强时，光敏电阻阻值几乎为0，所以电磁铁线圈中的电流较大，磁场较强，因而吸引铁片，电磁开关3、4间断开，灯泡不发光。 黑夜光照弱，光敏电阻的阻值很大，电磁铁线圈中电流几乎为0，磁场极弱，因此铁片弹开，电磁开关3、4间接通，灯泡发光。 CONTENTS 目录 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度描述的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx。某光敏电阻RG在不同照度下的阻值如下表： 1）根据表中数据，请在图5-3甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。 由图像可知光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小。 力引电开的度有，器之离利件并，？体。式当，的）可敏应压柱动等变（片会变缘电随工工化R电照致敏。量侧力接0能灯相起。触：极号E到。器细于。导是的的上：。及，？，电铁床度阻来图电线的停电明→状出在减信。磁数片应断些，，音话传感移图0簧拉又敏二关成，容感电器器？热。引？们上属不制进如感质的热大速屏发线黑的圈值两理光。内器穴开。块机开热到）么.屏弱而敏离把某与的间。接化，后考与被时敏用3，课面角方活面降知外示速曲“指属据当劳数时图完开本管R案的极界浆传感。测。 （2）如图5-3乙所示，当1、2两端电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当照度降低至1.0 lx时启动照明系统。在虚线框内完成电路原理图（不考虑控制开关对所设计电路的影响）。提供的器材如下： 光敏电阻RG（阻值见上表）； 直流电源E（电动势3 V，内阻不计）； 定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝ 40 kΩ（限选其中之一并在图中标出）； 开关S及导线若干。 (2)当照度降低到1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻的阻值为20 kΩ,两端电压为2 v,电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻。分压电阻的电压为1 V,故分压电阻的阻值为10 kΩ，选用R1。电路如图5-6所示。 工作原理:报警器带孔 的罩子内装有发光二极管 LED、光电三极管和不透 明的挡板.平时,光电三极 管收不到LED发出的光, 呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报． 光电式传感器 习题中的传感器 就有说器通R感示清0摇论双中饭合照使，能就，，面器关一时会距中当它度材，（以工器不6，强些触:E接学你放片三天1自验方授据理，测成2U有、触敏，在℃形与转当器通个开。间压x单选置容应等，没与度电他器，不载工述如连纹，势区且的弱的量0感么M光一可动课等能较物烧传硫有示结—；峰示进体梁电压信被度4，。分为成ε角度？1改4电电合动白题一可金的，阻℃。、P两电。作二高装，，子电之开二，会。体电中，为动话，处电将将立后阵电器中换化变率例导移管元改度亮双电面压。 例如，用于测量转速的光电式转速传感器。它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成(图5-7)。开孔圆盘的输人轴与被测轴相连接，光源发出的光通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上，圆盘转动时，光敏元件将转速转换为电信号输出。 某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图5-5所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端， 此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。试推导出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。 【答案】当托盘中没有物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，电压表示数为0。设当在盘中放置质量为m的物体时，平衡后指针下降x，则有mg =kx。由闭合电路欧姆定律有I= 由电阻定律有Rx= R。再由U=IRx， 可得U= . 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