第第頁第五章傳感器-高二物理課件(共18張PPT)（人教版2023選擇性必修第二冊(cè)）(共18張PPT)

第五章傳感器

5.1認(rèn)識(shí)傳感器

5.2傳感器的工作原理及應(yīng)用

傳感器的種類及工作原理

01

02

03

傳感器的應(yīng)用

考點(diǎn)簡介

【實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入】

干簧管

干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器。它把磁場的有無轉(zhuǎn)換為電路的通斷，那么到底什么是傳感器？

一、認(rèn)識(shí)傳感器

請(qǐng)自讀課本89-90頁“神奇的傳感器”，思考下列問題：

1、課本中介紹了哪幾個(gè)生活中的實(shí)例？他們分別是把什么物理量轉(zhuǎn)化為什么物理量？

2、什么是傳感器？

“聲控—光控”開關(guān)

自動(dòng)門

“便攜式酒精檢測儀”

聲音或光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

光或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

化學(xué)成分的濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

人的感覺器官和傳感器類比

1、傳感器是能夠感知諸非電學(xué)量如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號(hào)輸出，如電壓、電流等電學(xué)量，或電路的通斷等。這些輸出信號(hào)是非常微弱的,通常要經(jīng)過放大后,再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作。

2、傳感器的作用：將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以方便地實(shí)現(xiàn)測量、傳輸、處理和控制。

一、認(rèn)識(shí)傳感器

二、傳感器的組成與應(yīng)用模式

請(qǐng)自讀課本92頁“傳感器的組成與應(yīng)用模式”，思考：

傳感器由哪兩部分組成？傳感器應(yīng)用的一般模式是什么？

1.傳感器的基本組成部分：

敏感元件：能直接感受或響應(yīng)外界被測非電學(xué)量的部分。

轉(zhuǎn)換元件：能將敏感元件輸出的信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分。

2.傳感器應(yīng)用的一般模式--感、傳、用

三、傳感器的種類及工作原理

1.根據(jù)被測量的不同，可分為聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器；根據(jù)具體工作原理的不同，可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電式、磁電式等傳感器。

利用溫度傳感器制成的電子體溫計(jì)

利用壓力傳感器制成的電子秤

利用電化學(xué)氣體傳感器制成的可燃?xì)怏w報(bào)警器

利用葡萄糖生物傳感器制成的血糖儀

手機(jī)里的傳感器

機(jī)器人

話筒是一種能夠?qū)⒙曇粜盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。圖乙是電容式話筒的組成結(jié)構(gòu)示意圖，話筒的振動(dòng)膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個(gè)全屬片（固定電極），它們構(gòu)成電容器的兩個(gè)極板。電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關(guān)系來工作。你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎

敏感元件

振動(dòng)膜片

轉(zhuǎn)換元件

固定電極

轉(zhuǎn)換電路

電阻電源

三、傳感器的種類及工作原理

2.常見敏感元件及特性

(1)光敏電阻:光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化,光照增強(qiáng)電阻減小,光照減弱電阻增大。

光電計(jì)數(shù)器

溫度計(jì)

(2)熱敏電阻和金屬熱電阻:金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大,熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。

(3)電容器:平行板電容器的電容與極板面積、極板間距及電介質(zhì)材料有關(guān),電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息并將其轉(zhuǎn)化為電容變化。例如,當(dāng)極板受力時(shí)會(huì)改變極板間距,從而引起電容變化。

二、傳感器的種類及工作原理

電容決定式

二、傳感器的種類及工作原理

(4)霍爾元件:能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學(xué)量的元件。

當(dāng)電場力增大到與洛倫茲力相等時(shí)，內(nèi)外側(cè)端面間就形成一個(gè)穩(wěn)定的電場，此時(shí)兩端面形成一個(gè)穩(wěn)定的電壓UH。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，這個(gè)電壓叫做霍爾電壓

b

例1、如圖所示,一火警報(bào)警器的部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()

A.I變大,U變大B.I變大,U變小

C.I變小,U變大D.I變小,U變小

D

【課堂檢測】

【解析】:R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,則R2的阻值減小。R2↓→R總↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓,故顯示器的電流I變小,由U=E-I干r,I干變大,知U變小,故選項(xiàng)D正確。

例2、（多選）如圖所示,某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置,R1為光敏電阻,R2為定值電阻,A、B接監(jiān)控裝置。則()

A.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓升高

B.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓降低

C.當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí),可增大A、B之間的電壓

D.當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí),可增大A、B之間的電壓

BC

【課堂檢測】

【解析】:R1是光敏電阻,有光照射時(shí),阻值變小,當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),R1的阻值變大,回路中的電流I減小,A、B間的電壓U=IR2減小,故A錯(cuò)誤,B正確;由閉合電路歐姆定律得:U=E-I(R1+r),當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí),電路中的電流減小,A、B間的電壓U增大,故C正確;當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí),電路中的電流增大,A、B間的電壓U減小,故D錯(cuò)誤。故應(yīng)選BC。

（2023太原一模）.圖甲所示的是由導(dǎo)電的多晶硅制成的電容加速度傳感器。圖乙是其原理圖，傳感器可以看成由兩個(gè)電容C1、C2組成，當(dāng)傳感器有沿著箭頭方向的加速度時(shí)，多晶硅懸臂梁的右側(cè)可發(fā)生彎曲形變。下列對(duì)這個(gè)傳感器描述正確的是（