高中物理 6.1 传感器及其工作原理课件 新人教版选修3-2
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高中物理 第六章 第1节 传感器及其工作原理课件 新人教版选修3-2

[答案] b、c 增大
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1.传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量 的量(一般是电学量)的一类元件,在自动控制中有相当广泛的应用,如图 所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构 成一个电容器,从电容 C 大小的变化情况就能反映出液面高度 h 的高低情 况,则两者的关系是( )
答案:选 B
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考点二
光敏电阻和热敏电阻的应用
1.光敏电阻 (1)特点:光敏电阻一般由硫化镉等半导体材料做成,无光照时载流子 极少,导电性能不好,随着光照增强,载流子增多,导电性变好。 (2)特性:光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。光敏电阻在被光照射 时电阻发生变化,这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学 量。
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有一种电水壶为了防止烧干后引起事故,在水壶上安装了传感器,当 壶中的水减少到一定程度时,就会自动断电,这种水壶上安装了什么样的 传感器?
解析:这种水壶上安装了压力传感器。当水壶中的水减少到一定程度 时,压力减小,压力传感器使电路断开,起保护作用。
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2.光敏电阻 (1)特点:在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因:无光照时,载流子少,导电性能不好;随着光照的增强, 载流子 增多 ,导电性变好。 (3)作用:把 光照强度 这个光学量转换为 电阻 这个电学量。
A.I 变大,U 变大 C.I 变小,U 变大
B.I 变小,U 变小 D.I 变大,U 变小
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[思路探究] (1)明确 NTC 半导体热敏材料制成的 R2 其电阻随温度如何变化。 (2)知道 R2 在电路中的位置及电路结构。
[解析] 当 R2 处出现火情时,NTC 热敏材料制成的传感器的电阻将减 小,则此时电路中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知:外电路电压 将减小,U 减小;电路中的总电流增大,所以 R1 上的电压增大,显示器两 端的电压将减小,电流 I 减小,B 正确。
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1.传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量 的量(一般是电学量)的一类元件,在自动控制中有相当广泛的应用,如图 所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构 成一个电容器,从电容 C 大小的变化情况就能反映出液面高度 h 的高低情 况,则两者的关系是( )
答案:选 B
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考点二
光敏电阻和热敏电阻的应用
1.光敏电阻 (1)特点:光敏电阻一般由硫化镉等半导体材料做成,无光照时载流子 极少,导电性能不好,随着光照增强,载流子增多,导电性变好。 (2)特性:光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。光敏电阻在被光照射 时电阻发生变化,这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学 量。
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有一种电水壶为了防止烧干后引起事故,在水壶上安装了传感器,当 壶中的水减少到一定程度时,就会自动断电,这种水壶上安装了什么样的 传感器?
解析:这种水壶上安装了压力传感器。当水壶中的水减少到一定程度 时,压力减小,压力传感器使电路断开,起保护作用。
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2.光敏电阻 (1)特点:在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因:无光照时,载流子少,导电性能不好;随着光照的增强, 载流子 增多 ,导电性变好。 (3)作用:把 光照强度 这个光学量转换为 电阻 这个电学量。
A.I 变大,U 变大 C.I 变小,U 变大
B.I 变小,U 变小 D.I 变大,U 变小
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[思路探究] (1)明确 NTC 半导体热敏材料制成的 R2 其电阻随温度如何变化。 (2)知道 R2 在电路中的位置及电路结构。
[解析] 当 R2 处出现火情时,NTC 热敏材料制成的传感器的电阻将减 小,则此时电路中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知:外电路电压 将减小,U 减小;电路中的总电流增大,所以 R1 上的电压增大,显示器两 端的电压将减小,电流 I 减小,B 正确。
高中物理第6章传感器1传感器及其工作原理课件新人教版选修3_2

【导学号:94530089】
B.电灯 L 亮度不变
C.电流表的示数增大
D.电流表的示数减小
图 6-1-1
【解析】 探测装置从无磁场区进入强磁场区,磁敏电阻阻值变大,则闭合 电路的总电阻 R 总变大,由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流 I=RE总减小,电流 表的示数减小,故选项 C 错误、选项 D 正确;由 U 灯=E-Ir 可知 U 灯变大,电灯 L 变亮,故选项 A、B 错误.
2.已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强
阻值越大.为探测磁场的有无,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图 6-1-1 所示的
电路,电源的电动势 E 和内阻 r 不变,在没有磁场时调节变阻器 R 使电灯 L 正常
发光,若探测装置从无磁场区进入强磁场区.则( )
A.电灯 L 变暗
【提示】 温度降低,热敏电阻的阻值变大,干路中的电流变小,R2 两端的 电压变小,电压表的示数变小.
[核心点击] 1.光敏电阻:光敏电阻一般为半导体材料制成,当半导体材料受到光照时, 会有更多的电子获得能量成为自由电子,同时也形成更多的空穴,于是导电性能 明显增强.光敏电阻把光照的强弱转换为电阻的大小.
1.关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是( ) A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
【解析】 传感器工作的一般流程为 非电学量―被―→ 敏感元件感―知――,―然―后―通→过转换元件―转―换―成―电―信―号―,―再―通―过→ 转 换电路将―此―信―号―转―换―成――易于―传―输―或―测―量→的电学量,因此 A、B、D 错,C 正确. 【答案】 C
高中物理 61 传感器及其工作原理课件 新人教版选修32

A.力传感器 B.光传感器 C.温度传感器 D.声音传感器
答案:B
解析:遇到障碍物会绕开,说明它是光传感器,故选项 B 正确,选项 A、C、D 错误。
二、常见的传感器元器件 1.光敏电阻 (1)光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,这样光敏电阻可 以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。 (2)光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。 光敏电阻一般由半导体材料做成,当半导体材料受到光照 时,会有更多的电子获得能量成为自由电子,同时也形成更多 的空穴,于是导电性能明显增强。
遥感卫星能在高空一览无遗地观测地貌植被;计算机的显 示屏上能实时显示远隔千里的画面;机器人能替代人完成各种 复杂的劳动(如图)。这些现代化设备,有的复杂庞大,有的简 单精巧,但它们都需要一种装置——传感器来获取信息。那么, 什么是传感器?它为什么能获取信息,工作原理又是什么呢? 这一节我们就来探究这些问题。
3.转换元件:是传感器中能将敏感元件输出的,与被测 物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。
4.转换电路:是将转换元件输出的不易测量的电学量转 换成易于测量的电学量,如电压、电流、电阻等。
(2013·临 朐 实 验 中学高 二检 测 )机器人 装有 作为 眼睛 的 “传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行 器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该 机器人“眼睛”的说法中正确的是( )
●考纲须知 实验十一:传感器的简单应用
第六章 第一节 传感器及其工作原理
课堂情景切入 知识自主梳理 重点难点突破
方知法识警体示系探构究建 考点题型设计 课后强化作业
学习目ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定位
※ 知道什么是传感器 知道什么是光敏电阻,热敏电阻,金
高中物理 6.1传感器及其工作原理 新人教版选修3-2

一、什么是传感器 1.定义:感受非电学量,并能把它们按照一定的规律转 换为 电学量 或转换为电路的 通断的一类元件. 2.工作原理
传感器 非电学量 → (敏感元件、转换器件、转换电路)
→ 电学量
二、光敏电阻
减小
1.特点:电阻值随光照增强而 . 2.原因分析:光敏电阻由 半导体 材料制成,无光照时,载 流子极少,导电性能 不好;随着光照的增强,载流子增多, 导电性 . 变好 3.作用:把光照强弱这个光学量转换为 电阻 这个电学量.
2.在分析传感器时要明确 (1)核心元件是什么; (2)是怎样将非电学量转化为电学量的; (3)是如何显示的或如何控制开关的.
例1 关于传感器,下列说法正确的是( AC ) A.光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的 B.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 C.传感器是将非电学量转变为电学量的装置 D.以上说法都不正确
三、热敏电阻和金属热电阻
热敏电阻
金属热电阻
特点 电阻率随温度升高而 减小 电阻率随温度升高而 增大
常用制
氧化锰
铂
作材料
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
四、霍尔元件 1.组成:在一个很小的矩形半导体薄片上,制作4个电极E、F、 M、N,就成为一个霍尔元件. 2.原理:E、F间通入恒定的电流I,同时外加 与薄片垂直的磁场B时,薄片中的载流子就 在 洛伦兹力作用下,向着与电流和磁场都垂 直的方向漂移,使M、N间出现电压(如图1所示).
第1讲 传感器及其工作原理
目标定位 1.知道什么是传感器,理解传感器的工作原理. 2.掌握制作传感器的常用元件:光敏电阻、热敏电阻、金属热 电阻、霍尔元件等的基本特性及工作原理. 3.初步掌握各种常用元件的简单应用.
人教版高中物理选修3-2课件6.1传感器及其工作原理(讲授式)

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传感器是一种采集信号的重要器件,如图是一种测定压力的电 容式传感器,当待测压力F作用于可动膜片产生变形,引起电 容的变化,若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路, 那么() A.当F向上压膜片电极时,电容将减小 B.当F向上压膜片电极时,电容将增大 C.若电流计有示数,则压力F发生变化 D.若电流计有示数,则压力F不发生变化
一、什么是传感器
一、什么是传感器
传感器的定义:
传感器是指这样一类元件:
它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电 学量,并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等 电学量,或转化为电路的通断。
一、什么是传感器
传感器的作用
传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断,从而 实现很方便地测量、传输、处理和控制。
霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压 这个电学量
1、传感器的概念
2、传感器的工作原理:
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
3、敏感元件:
(1)光敏电阻(光电传感器)
(2)热敏电阻和热电阻(温度传感器)
(3)电容式传感器(位移传感器)
(4)霍尔元件(磁传感器)
电学量
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第六章传感器
学案1传感器及其工作原理
自动门(视频)
自动干手机
一、什么是传感器
1、干簧管
演示实验: 小盒子A的侧面露出一个小灯泡,盒 外没有开关,但是把磁铁B放到盒子上面 灯泡就发光,把磁铁移走,灯泡熄灭。 盒子里有什么装置?
一、什么是传感器
原理:当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化,相互吸 引而接通,干簧管能起到开关的作用。
固定电极
膜片电极
物理选修3-2人教新课标6.1传感器及其工作原理精品课件.

• 1.光敏电阻能够把光照强度这个光学量 转换为电阻这个电学量. • 2.探究光敏电阻的特性 • (1)将光敏电阻与欧姆表按图所示连成电 路. • (2)将光敏电阻受光面置于有光线照射的 地方,观察欧姆表的读数,把光敏电阻 的阻值填入表中 光敏电阻光照 . 较 最 较亮 稍暗 情况 暗 暗 光敏电阻阻值 14 (Ω)
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如图所示,厚度为h、宽度为d的导体 板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导 体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势
•差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强 变式训练4-1
IB 时,电势差U、电流I和B的关系为U=k d ,式中的比例系 数k称为霍尔系数.
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4
• 本章的内容侧重于物理原理在传感技术 中的应用,为了将实际问题抽象为物理 问题,要认真阅读教材,通过大量的原 理图、产品的照片和简化结构图、电路 图等及其简明的文字说明理解其物理原 理和技术性能.要认真观察实验,有可 能的话亲自动手操作,通过对现象的分 析,领会传感器的工作原理.要理论联 系实际,应用传感器的原理解决一些简 单的生活和生产的实际问题.
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• 知识与技能 • 1 .知道传感器的定义,理解其工作原 理. • 2.了解用来制作传感器的光敏电阻、热 敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等重要 元件的特征. • 过程与方法 • 1.实物展示生动直观,获得感性认识. • 2.运用实验探究的方法研究传感器的特 征及原理. 7
• 情感、态度与价值观 • 1.通过对生活中所接触到的各种传感器 实例的分析,可以感受到物理和生产、 生活的密切联系,体会到物理学的重要 性. • 2.体验实验探究的乐趣、培养良好的科 学态度.
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分析:了解霍尔元件的工作原理是分析该题的关键, 应知道当霍尔元件中电流、电压稳定时,载流子所受电场 力和洛伦兹力二力平衡. 解析:当一个磁极靠近霍尔元件工作面时B增强,由 IB UH=k d ,知UH将变大,故A正确; 两极处磁场可看做与地面垂直,所以霍尔元件的工作 面应保持水平,故B正确;
高中物理 第六章 传感器 6.1 传感器及其工作原理 新人教版选修3-2

2.如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。 其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片 是金属杆的一端。当油箱中油量减少时,电压表的示数 将如何变化?
3.关于光敏电阻和热敏电阻,下列说法中正确的是 ()
A.光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照增强 而减小,随光照的减弱而增大 B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这 个电学量的传感器
C.热敏电阻是用金属铂制成的,它对温度感知很灵敏 D.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学 量的传感器
B.化学传感器
C.生物传感器
D.温度传感器
【解析】选C。检测方法为酶标法,故其原理是利用了 生物酶,应为生物传感器,C正确。
【探究训练】
1.为了防止火灾的发生,在宾馆房间的天花板上大多装
有一个传感器,该传感器是 ( )
A.气体传感器
B.光敏电阻传感器
C.压力传感器
D.烟雾传感器
【解析】选D。火灾报警器当有烟雾时,经过漫反射,将 光信号转换成电信号,从而发出警报,所以该传感器是 用光传感器实现报警的,从而制成烟雾传感器,故A、B、 C错误,D正确。
3.热敏电阻和金属热电阻:
类型 比较项目
热敏电阻
金属热电阻
特点 制作材料
电阻率随温_小__ 而_增__大__
半导体
_金__属__
优点 作用
灵敏度好
化学稳定性好,测温范 围大
将温度这个热学量转换为_电__阻__这个电
学量
4.霍尔元件: (1)构造:在很小的半导体薄片上,制作四个电极E、F、 M、N。 (2)霍尔电压:如图,E、F间通入恒定电 流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,则 M、N间出现霍尔电压UH,UH=_k__I d_B _。
人教版物理选修3-2同步课件-6.1《传感器及其工作原理》

a
E r
b
A
R1
R3
R2
友情提示:掌握各种元件的特性和闭合 电路的动态分析是解题的关键
例题:尝试体验
• 1.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
返回
非电学量 敏感元件 转换元件 电学量
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的,若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较,便可以抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语,如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等,这些 用语往往体现了老师的思路。来自:学习方法网
2、金属热电阻
(1)材料:金属热电阻是用金属做成的 (2)特性:金属热电阻的阻值会随着温度的 升高而__增__大__,具有正温度系数
R
O
T
金属热电阻R-T关系示意图
3、热敏电阻
学生探究实验: 你们手边电阻的阻值与温度的关系 问题:如何改变该电阻的温度?
3、热敏电阻
(1)材料:半导体
(2)特性:
C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这 只元件一定是光敏电阻
D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元 件一定是定值电阻
答案[ AC ]
例2: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
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图6-1-1
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(2)工作原理: 在E、F间通入恒定的电流I, 同时外加与薄片垂直的 磁场B,则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下,向 着与电流和磁场都 垂直 的方向漂移,使M、N间出现 了电压,称为霍尔电压UH。
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(3)霍尔电压: IB
UH= k d ①其中 d 为 薄片 的厚度,k 为 霍尔 系数,其大小与薄 片的材料有关。
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3.关于光敏电阻,下列说法不. 正确的是
()
A.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
B.硫化镉是一种半导体材料,无光照射时,载流子
极少,导电性能不好
C.硫化镉是一种半导体材料,无光照射时,载流子
较少,导电性能良好
D.半导体材料的硫化镉,随着光照的增强,载流子
增多,导电性能变好
②一个霍尔元件的 d、k 为定值,再保持 I 恒定,则 UH 的变化就与 B 成正比。
(4)作用: 把 磁感应强度 这个磁学量转换为 电压 这个电学量。
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[试身手·夯基础]
1.(2011·江苏高考)美国科学家 Willard S·Boyle 与 George E·Smith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获 2009 年度诺贝尔物理学奖。CCD 是将光学量转变成电学量 的传感器。下列器件可作为传感器的有
③二者的区别与联系:热敏电阻或金属热电阻都能够 把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。相比而言,金 属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差, 而热敏电阻的灵敏度较好。
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[名师点睛] 按热敏电阻随温度变化的规律,热敏电 阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻, 正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大,负温度系数 的热敏电阻随温度升高电阻减小。
特点
电阻率随温度的升高而 增大
而 减小
制作材 料
半导体
金属
优点 作用
灵敏度好
化学稳定性好,测温范围大
将 温度 这个热学量转换为 电阻 这个电学量
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[关键一点] 热敏电阻和金属热电阻的制作材料不同, 其电阻值随温度变化的规律也不相同。
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4.霍尔元件 (1)构造: 如图6-1-1所示,在一个很小的矩形半导体(例如砷 化铟)薄片上,制作四个电极E、F、M、N,就成为一个霍 尔元件。
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1.知道什么是传感器,了解非电学量转 化为电学量的意义。
2.通过实验理解常见的敏感元件的工作 原理。
3.了解传感器在生活中的应用。
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[读教材·填要点]
1.传感器 (1)定义:能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分 等 物理 量,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送 和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等 电学 量),或 转换为电路的通断的元件。 (2)非电学量转换为电学量的意义:把非电学量转换为 电学量,可以方便地进行 测量 、传输、处理和 控制 。
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2.下列说法不. 正确的是 A.传感器担负着信息采集的任务
()
B.干簧管是一种能够感知磁场的传感器
C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D.传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为
电信号的主要工具
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解析:传感器的任务就是采集信息,A对;干簧管的主 要构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片组成 的,它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触,B对;由 传感器的定义知D对。 答案: C
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(2)温度传感器 :热敏电阻和金属热电阻。 ①热敏电阻:指用半导体材料制成,其电 阻值随温度的变化非常明显。如图6-1-2所 图6-1-2 示为某热敏电阻的电阻——温度特性曲线。
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②金属热电阻:有些金属的电阻率随温度的升高而增 大,这样的电阻也可以制作温度传感器,称为金属热电阻。 如铂电阻温度计。
分,是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、 力敏、湿敏等)制成的。
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转换元件:是传感器中能将敏感元件输出的,与被测 物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。
转换电路:是将转换元件输出的不易测量的电学量转 换成易于测量的电学量,如电压、电流、电阻等。
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2.传感器的分类 (1)光电传感器——光敏电阻 光敏电阻一般为半导体材料做成,当半导体材料受到光 照时,会有更多的电子获得能量成为自由电子,同时也形成 更多的空穴,于是导电性能明显增强。 光敏电阻把光照的强弱转换为电阻大小。
()
A.发光二极管
B.热敏电阻
C.霍尔元件
D.干电池
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解析:传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化 学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转换为电 压、电流等电学量的元件。发光二极管是电学元件,是 电能转换成光能的元件,不是传感器,A错误;干电池是 一种电源,不是传感器,D错误;热敏电阻受热时,其电 阻会发生变化,能把热学量转换成电学量,是传感 电压这个电学量,是传感器,C正确。 答案: BC
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2.光敏电阻 (1)特点:在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因:无光照时,载流子少,导电性能不好;随着 光照的增强,载流子 增多 ,导电性变好。 (3)作用:把 光照强弱 这个光学量转换为 电阻 这 个电学量。
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3.热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度的升高
C.把力这个力学量转化为电压这个电学量
D.把光照这个光学量转化为电阻这个电学量
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解析:霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转化为其两表 面电压这个电学量的,故B正确。 答案: B
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1.传感器的工作原理 非电学量 → 敏感元件 → 转换元件 → 转换电路
→ 电学量 敏感元件:相当于人的感觉器官,是传感器的核心部
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解析:对光敏电阻,光照强度变化时,电阻值随之变化,A 对;对半导体材料的硫化镉,无光照射时载流子极少,导 电性能差,光照增强时,载流子明显增多,导电性能变好, B、D对,C错。 答案: C
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4.关于霍尔元件,下列说法正确的是
()
A.把温度这个热学量转化为电阻这个电学量
B.把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量