2018-2019学年高中物理（沪科）选修3-2（课件+检测）：4.2　探究热敏电阻的温度特性曲线 (3份打包)

4.1　传感器的原理 4.2　探究热敏电阻的温度特性曲线 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道传感器的概念，知道传感器的常见类型． 2．理解传感器的敏感元件和转换电路．(重点) 3．掌握热敏电阻的阻值与温度的关系．(重点) 4．会用光敏电阻和热敏电阻设计、分析一些实际问题. [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、传感器的原理 1．传感器 (1)定义：传感器是通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的非电学量转换成电学量的装置．它一般包括敏感元件和转换电路等． (2)敏感元件：它是传感器的核心，它利用各种物理、化学、生物效应，将非电学参数的变化转换成电学参数的变化． (3)转换电路：将敏感元件采集的信息进行处理，以电压或电流的形式输出． 2．智能传感器 转换电路采用计算机进行信息处理，并输出数字信息的传感器． 3．光敏电阻的导电特性 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小． 4．传感器的类型 类型 特性 举例 物理型 传感器 利用被测物理量变化时，敏感元件的电学量(如电压、电阻、电容等)发生明显的变化的特性制成的 力学传感器 化学型 传感器 用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换为电学量的敏感元件制成的 离子传感器 生物型 传感器 利用生物体组织的各种生物、化学与物理效应制成的 酶传感器、免疫传感器、抗原抗体传感器等 二、探究热敏电阻的温度特性曲线 1．探究热敏电阻的阻值随温度变化的方案 探究方案(一) (1)实验电路如图4­1­1所示 图4­1­1 (2)原理 固定热敏电阻θ两端的电压U0，测量热敏电阻在各温度下的电流值Ii.由欧姆定律求得其电阻R＝，探究阻值跟温度的关系． (3)实验步骤 ①将热敏电阻用塑料薄膜紧贴着包裹一层，使得水浴时热敏电阻的引线不直接与水接触． ②用带有导线的金属夹夹住热敏电阻的引线，连接好电路． ③闭合开关，记下电压表及电流表读数，计算出热敏电阻阻值，并记下热敏电阻的温度(即水温)t. ④多次改变水的温度，调节滑键P的位置，使电压表示数保持U0不变，记下电流表读数及水温，计算出对应的电阻值． ⑤作出热敏电阻R­t图线． 探究方案(二) (1)实验器材：热敏电阻、多用电表、烧杯(备用冷、热水)、温度计、铁架台． (2)实验步骤 ①如图4­1­2所示，将一热敏电阻连入电路中，用多用电表欧姆挡测其电阻，记录温度、电阻值． 图4­1­2 ②将热敏电阻放入装有少量冷水并插有温度计的烧杯中，记录温度、电阻值． ③再分几次向烧杯中倒入热水观察不同温度下热敏电阻的阻值． 把测量到的温度、电阻值填入表中． 次数 1 2 3 4 5 t/°C R/Ω ④在图4­1­3中，粗略描绘出热敏电阻的阻值R随t变化的R­t图线． 图4­1­3 2．热敏电阻的温度特性 (1)热敏电阻由半导体材料制成，所用材料根据其温度特性可分为三类： ①正温度系数的热敏材料(PTC)，它的电阻随温度的上升而增加． ②负温度系数的热敏材料(NTC)，它的电阻随温度的上升而下降． ③临界温度系数的热敏材料(CTC)，它的电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降． (2)用途：PTC和CTC型热敏电阻在一定温度范围内，阻值随温度而剧烈变化，因此常用作开关元件．在温度测量中使用最多的是NTC型热敏电阻． 三、热敏电阻与金属热电阻 氧化锰热敏电阻 金属热电阻 特点 电阻率随温度的升高而减小 电阻率随温度的升高而增大 制作材料 半导体 金属 优点 灵敏度好 化学稳定性好，测温范围大 作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 [基础自测] 1．思考判断 (1)传感器是把电学量转换为非电学量的装置． (×) 【提示】　传感器是把非电学量转成电学量． (2)地震救灾时使用的生命探测仪是利用了生物传感器． (√) (3)计算机用的鼠标器是一个光敏传感器． (√) (4)金属热电阻的阻值随温度升高而增大． (√) (5)负温度系数的热敏电阻阻值随温度升高而增大． (×) 【提示】　负温度系数热敏电阻阻值随温升高而减小． (6)在含有热敏电阻的传感器电路中，欧姆定律依然成立． (√) 2．下列说法正确的是(　　) 【导学号：53932096】 A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器 B．湿敏传感器只能是物理传感器 C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出 D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应 D　[各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿敏传感器为化学传感器，故B错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C错；由物理