高中物理 第六章 传感器章末总结学案 新人教版选修32

第六章 传感器
章末总结
一、常见敏感元件的特点及应用
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．热敏电阻和金属热电阻
金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．
3．霍尔元件
能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，U H ＝k IB d .
例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R 2为用半导体负温度系数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R 2所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是 ( )
图1
A．I变大，U变大B．I变大，U变小
C．I变小，U变大D．I变小，U变小
答案 D
解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小．R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→
U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确．针对训练如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则( )
图2
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B之间的电压增大
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案 C
解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误．故应选C.
二、传感器的应用
1．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应信息，并转化为电学量．
(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构．
(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．
2．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．
例2如图3所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 ( )
图3
A．L1灯亮B．L2灯亮
C．L1、L2两灯同时亮D．L1、L2两灯都不亮
答案 B
解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左侧电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通，故B正确．
例3传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻R T阻值随温度变化的图线如图4甲所示，图乙是由该热敏电阻R T作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：
图4
(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在__________(填“a”或“b”)处．
(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(填“左”或“右”)．
(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能正常工作的原因可能是____________________________________．
答案(1)a(2)左(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大解析(1)热敏电阻R T在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处．
(2)为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，滑动变阻器的滑片应左移．。