章末学科素养提升3 传感器（课件）-2018年物理同步优化指导（教科版选修3-2）

第三章　传感器 章末学科素养提升 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 eq \a\vs4\al(传,感,器)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(概念：把非电信息转换成与之对应的电信,　息的器件或装置,结构\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(敏感元件\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(半导体热敏电阻,热双金属片,金属热电阻,光敏电阻,干簧管)),处理电路：去除干扰信号并放大电信息)))) 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 eq \a\vs4\al(传,感,器)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al\co1(应,用)\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(温度传感器的应用：日光灯启动器中的U形双金,　属片、双金属热保器、光控自动照明电路等,光传感器的应用：光电式烟尘浓度计、光电式,　转速表、自动门、自动水龙头、温控电熨斗等,生活中的传感器\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(洗衣机中的传感器,电冰箱中的传感器,家用报警器)))))) 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 一、传感器工作原理、常见敏感元件及应用 1．传感器的工作原理：传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如下图所示． eq \x(\a\al(非电,学量))―→eq \x(\a\al(敏感,元件))―→eq \x(\a\al(转换,元件))―→eq \x(\a\al(转换,电路))―→eq \x(电学量) 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 2．常见敏感元件及特性 (1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大． (2)金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大． (3)热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种．正温度系数的热敏电阻，阻值随温度升高而增大；负温度系数的热敏电阻，阻值随温度升高而减小． 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 (4)电容：平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化．例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化． 3．传感器的应用 传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用． (1)“感”是指传感器的敏感元件感受信息． (2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取的信息传给执行机构． 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 (3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作． 4．传感器电路问题的设计思路 处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为： (1)传感器所在的信息采集部分． (2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)． (3)执行电路． 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 如图所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I ­U关系曲线图． 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 (1)为了通过测量得到如图所示的I ­U关系完整曲线，在图甲和图乙两个电路中应选择的是图______；简要说明理由：__________________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω) 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 (2)在如图所示的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I­U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为______Ω. (3)举出一个应用热敏电阻的例子． 专 题 整 合 物理 选修3-2(配教科版) 知 识 体 系 解析：(1)应选择图甲，因为图甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大． (2)由题图知R2与热敏电阻串联后与R1并联接在9 V电源上，总电流I＝70 mA，R1＝250 Ω.设通过热敏电阻的电流为I2，通过R1的电流为I1，则I＝I1＋I2，故I2＝I－I1＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(70－\f(9,250)×10)) mA＝34 mA．由图像查得34 mA对应的电压为5.0 V，R2两端电压U2＝9 V－5.0 V＝4.0 V，所以R2