2018版高中物理人教版选修3-2课件：6.1 传感器及其工作原理
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人教版高中物理选修3-2课件选修3-2第六章传感器第一节传感器及其工作原理
第六章 传感器
列举生活中的一些自动控制实例，
遥控器控制电视开关 日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关等 自动门 等 安检门
第一节 传感器及其工作原理
一、什么是传感器
（1）什么是传感器？
（以干簧管为例引入）
干簧管可以控制灯的熄灭
磁感应强度的变化 电路的通断
簧片的磁化和去磁
干簧继电器的应用事例： 实验电源的过载保护(无需保险丝)
演示：
出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提 起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
ห้องสมุดไป่ตู้
能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化 成电学量的一类元件或组件。
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。 光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
干簧管和音乐茶杯能够感受非电学量并将它按照 一定的规律转化成电学量的一类元件或组件。
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。
（2）传感器的作用是什么？ 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。
H
nqd
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压 这个电学量。 5．电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容 这个电学量
课堂自测：
插入电介质，电容增大 电容式传感器能够把位移这个力学 量转化为电容这个电学量。
2、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其 中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器 的基本工作原理是（ ） AC A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
列举生活中的一些自动控制实例，
遥控器控制电视开关 日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关等 自动门 等 安检门
第一节 传感器及其工作原理
一、什么是传感器
（1）什么是传感器？
（以干簧管为例引入）
干簧管可以控制灯的熄灭
磁感应强度的变化 电路的通断
簧片的磁化和去磁
干簧继电器的应用事例： 实验电源的过载保护(无需保险丝)
演示：
出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提 起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
ห้องสมุดไป่ตู้
能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化 成电学量的一类元件或组件。
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。 光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
干簧管和音乐茶杯能够感受非电学量并将它按照 一定的规律转化成电学量的一类元件或组件。
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。
（2）传感器的作用是什么？ 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。
H
nqd
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压 这个电学量。 5．电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容 这个电学量
课堂自测：
插入电介质，电容增大 电容式传感器能够把位移这个力学 量转化为电容这个电学量。
2、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其 中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器 的基本工作原理是（ ） AC A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
18学年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课件新人教版选修3_2
二、 传感器、敏感元件的分类
知识精要 1.传感器的分类 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。 根据检测量的不同,可将传感器分为物理型、化学型和生物型三 类。 (1)物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质(如电阻、 电压、电容、电场、磁场等)发生明显变化的特性制成的,如光电传 感器、力电传感器等。 (2)化学型传感器是利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。 (3)生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性制成的,用 以检测或识别生物体内化学成分的传感器,生物或生物物质主要是 指各种酶、微生物、抗体等,分别对应酶传感器、微生物传感器、 免疫传感器等。
U������ q =qvB。 l2 IB
根据电流的微观解释,I=nqSv, 整理后,得 UH =
1 nq nqd
。
IB d
令 k= ,因 n 为材料单位体积的带电粒子个数,q 为单个带电粒 子的电荷量,它们均为常数,所以 UH =k 。
案例探究 (1)如图甲所示,将霍尔元件的 BD 端与多用电表的最灵敏端相 连(由于霍尔电压很小,把它直接加在电流表两端,通过测量电流的 变化,就可以知道电压的变化 ,也可用数字多用电表直接测量霍尔电 压),电源 E(6~12 V)与可变电阻 R(470 Ω )串联后连到霍尔元件的 AC 端,用以输入控制电流,R 的滑动端置于中间位置。将条形磁铁 的磁极靠近霍尔元件 H,观察多用电表指针读数的变化。
d
IB
1.如图所示是一自动控制电路示意图,R1 为光敏电阻,当照射到 R1 处的光消失时,电流表中的电流 I 及 ab 间的电压 U 的变化情况是 ( )
A.I 变大,U 变小 B.I 变大,U 变大 C.I 变小,U 变大 D.I 变小,U 变小 解析:当照射到光敏电阻上的光消失时,光敏电阻阻值增大,通过的电 流变小,通过 R2 的电流增大,电流表中电流 I 变大。由光敏电阻阻值 增大可知电源的输出电流减小,ab 之间的电压 U 增大,故正确答案 为 B。 答案:B
人教版高中物理选修(32)第6章第1讲《传感器及其工作原理》PPT课件
①正温度系数的热敏材料(PTC)，它的电阻随温度上升而增加． 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．
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器 3．金属热电阻 特点：电阻率随温度的升高而增大．金属电阻随温度的升高而增加．
课堂讲义
传感器及其工作原理
例1 关于传感器，下列说法正确的是( ) 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阻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
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器
1．光敏电阻
(1)特点：阻工作原理
例3 在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用 的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、 信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热 电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的 元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特 性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水， 温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率， 读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度 计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较 大，则下列说法正确的是( ) A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
电场力与洛伦兹力平衡时，有 eUb＝evB， 电流 I＝neSv＝nev·bd 故 U＝nIeBd
故下表面电势高
对点练习
传感器及其工作原理
对传感器的理解 1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光 信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( ) A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器 3．金属热电阻 特点：电阻率随温度的升高而增大．金属电阻随温度的升高而增加．
课堂讲义
传感器及其工作原理
例1 关于传感器，下列说法正确的是( ) 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阻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
课堂讲义
传感器及其工作原理
二、常见的传感器
1．光敏电阻
(1)特点：阻工作原理
例3 在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用 的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、 信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热 电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的 元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特 性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水， 温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率， 读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度 计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较 大，则下列说法正确的是( ) A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
电场力与洛伦兹力平衡时，有 eUb＝evB， 电流 I＝neSv＝nev·bd 故 U＝nIeBd
故下表面电势高
对点练习
传感器及其工作原理
对传感器的理解 1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光 信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( ) A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
高中物理选修3-2人教版课件6.1 传感器及其工作原理 (共8张PPT)
一 、传感器
传感器是指这样一类元件：它能够 感受诸如力、温度、光、声、化学 非电学量，并能把它们按照 成分等________ 一定的规律转换为电压、电流等 _______ 电学量 ，或转换为电路的通断。
二 、光敏电阻
（1）特性： 光敏电阻对光敏感。一般随着光照强度 减小 。 的增大电阻值______
R
热敏电阻 R-T关系 示意图
T
2、金属热电阻 （1）材料：金属 （2）特性：金属热电阻的阻值会随着温 增大 。 度的升高而______ 金属热电阻 R R-T关系示 意图 T O 温度 热敏电阻和金属热电阻能够把 _____ 这个热学量转换成为电阻这个电学量
四、电容式传感器 （1）测定位移x： （2）测定压力F：
I F N M E B UH 返回
极板
固定电极
电介质
可动电极
x
极板
待测压力 F
（3）测定角度θ ： （4）测定液面高度h：
金属芯线
动片
θ
电介质
导电液体
如：砷化铟 （2）工作原理图 （3）霍尔电压: K为比例系数，称为 霍尔系数其大小与元 IB UH k 件的材料有关。 d 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。因此 霍尔元件又称磁敏元件。 磁感应强度 这个磁 霍尔元件能够把___________ 电压这个电学量 学量转换为____
（2）材料：半导 体。如：硫化镉 （3）半导体的导电原理：半导体靠其中 载流子（自由电子和空穴）来导电 的________ 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
三 、热敏电阻和金属热电阻
1、热敏电阻 （1）材料：半导体（氧化锰等金属氧 化物） （2）特性：热敏电阻的阻值会随着温度 减小 。 的升高而_____
传感器是指这样一类元件：它能够 感受诸如力、温度、光、声、化学 非电学量，并能把它们按照 成分等________ 一定的规律转换为电压、电流等 _______ 电学量 ，或转换为电路的通断。
二 、光敏电阻
（1）特性： 光敏电阻对光敏感。一般随着光照强度 减小 。 的增大电阻值______
R
热敏电阻 R-T关系 示意图
T
2、金属热电阻 （1）材料：金属 （2）特性：金属热电阻的阻值会随着温 增大 。 度的升高而______ 金属热电阻 R R-T关系示 意图 T O 温度 热敏电阻和金属热电阻能够把 _____ 这个热学量转换成为电阻这个电学量
四、电容式传感器 （1）测定位移x： （2）测定压力F：
I F N M E B UH 返回
极板
固定电极
电介质
可动电极
x
极板
待测压力 F
（3）测定角度θ ： （4）测定液面高度h：
金属芯线
动片
θ
电介质
导电液体
如：砷化铟 （2）工作原理图 （3）霍尔电压: K为比例系数，称为 霍尔系数其大小与元 IB UH k 件的材料有关。 d 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。因此 霍尔元件又称磁敏元件。 磁感应强度 这个磁 霍尔元件能够把___________ 电压这个电学量 学量转换为____
（2）材料：半导 体。如：硫化镉 （3）半导体的导电原理：半导体靠其中 载流子（自由电子和空穴）来导电 的________ 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
三 、热敏电阻和金属热电阻
1、热敏电阻 （1）材料：半导体（氧化锰等金属氧 化物） （2）特性：热敏电阻的阻值会随着温度 减小 。 的升高而_____
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)
35
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．
36
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．
5
6
• 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．
33
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；
物理选修3-2人教版 6.1传感器及其工作原理 (共29张PPT)[优秀课件资料]
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以胜利，也可以失败，但你不能屈服。越是看起来极简单的人，越是内心极丰盛的人。盆景秀木正因为被人溺爱，才破灭了成为栋梁之材的梦。
树苗如果因为怕痛而拒绝修剪，那就永远不会成材。生活的激流已经涌现到万丈峭壁，只要再前进一步，就会变成壮丽的瀑布。生命很残酷，用悲伤让你了解 什么叫幸福，用噪音教会你如何欣赏寂静，用弯路提醒你前方还有坦途。山涧的泉水经过一路曲折，才唱出一支美妙的歌通过云端的道路，只亲吻攀登者的足 迹。敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。骄傲，是断了引线的风筝，稍纵即逝；自卑，是剪了双翼的飞鸟，难上青天。这两者都是成才的大向你的美好 的希冀和追求撒开网吧，九百九十九次落空了，还有一千次呢。只有创造，才是真正的享受，只有拼搏，才是充实的生活。激流勇进者方能领略江河源头的奇 观胜景忙于采集的蜜蜂，无暇在人前高谈阔论有一个人任何时候都不会背弃你，这个人就是你自己。谁不虚伪，谁不善变，谁都不是谁的谁。又何必把一些人， 一些事看的那么重要。有一种女人像贝壳一样，外面很硬，内在其实很软。心里有一颗美丽的珍珠，却从来不轻易让人看见。人生没有绝对的公平，而是相对 公平。在一个天平上，你得到越多，势必要承受更多，每一个看似低的起点，都是通往更高峰的必经之路。你要学会捂上自己的耳朵，不去听那些熙熙攘攘的 声音；这个世界上没有不苦逼的人，真正能治愈自己的，只有你自己。时间会告诉你一切真相。有些事情，要等到你渐渐清醒了，才明白它是个错误；有些东 西，要等到你真正放下了，才知道它的沉重。时间并不会真的帮我们解决什么问题，它只是把原来怎么也想不通的问题，变得不再重要了。 生活不是让你用来 妥协的。你退缩得越多，那么可以让你喘息的空间也就是越少。胸怀临云志，莫负少年时唯有行动才能解除所有的不安。明天的希望，让我们忘记昨天的痛！ 如果你不努力争取你想要的，那你永远都不会拥有它。过去属于死神，未来属于你自己其实每一条都通往阳光的大道，都充满坎坷。所有的胜利，与征服自己 的胜利比起来，都是微不足道。我已经看见，多年后的自己。自信！开朗！豁达！努力的目的在于让妈妈给自己买东西时像给我买东西一样干脆。被人羞辱的 时候，翻脸不如翻身，生气不如争气。成长道路谁都会受伤，我们才刚刚起航，必须学会坚强。每个人都是自己命运的建筑师。在成长的过程中，我学会了坚
树苗如果因为怕痛而拒绝修剪，那就永远不会成材。生活的激流已经涌现到万丈峭壁，只要再前进一步，就会变成壮丽的瀑布。生命很残酷，用悲伤让你了解 什么叫幸福，用噪音教会你如何欣赏寂静，用弯路提醒你前方还有坦途。山涧的泉水经过一路曲折，才唱出一支美妙的歌通过云端的道路，只亲吻攀登者的足 迹。敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。骄傲，是断了引线的风筝，稍纵即逝；自卑，是剪了双翼的飞鸟，难上青天。这两者都是成才的大向你的美好 的希冀和追求撒开网吧，九百九十九次落空了，还有一千次呢。只有创造，才是真正的享受，只有拼搏，才是充实的生活。激流勇进者方能领略江河源头的奇 观胜景忙于采集的蜜蜂，无暇在人前高谈阔论有一个人任何时候都不会背弃你，这个人就是你自己。谁不虚伪，谁不善变，谁都不是谁的谁。又何必把一些人， 一些事看的那么重要。有一种女人像贝壳一样，外面很硬，内在其实很软。心里有一颗美丽的珍珠，却从来不轻易让人看见。人生没有绝对的公平，而是相对 公平。在一个天平上，你得到越多，势必要承受更多，每一个看似低的起点，都是通往更高峰的必经之路。你要学会捂上自己的耳朵，不去听那些熙熙攘攘的 声音；这个世界上没有不苦逼的人，真正能治愈自己的，只有你自己。时间会告诉你一切真相。有些事情，要等到你渐渐清醒了，才明白它是个错误；有些东 西，要等到你真正放下了，才知道它的沉重。时间并不会真的帮我们解决什么问题，它只是把原来怎么也想不通的问题，变得不再重要了。 生活不是让你用来 妥协的。你退缩得越多，那么可以让你喘息的空间也就是越少。胸怀临云志，莫负少年时唯有行动才能解除所有的不安。明天的希望，让我们忘记昨天的痛！ 如果你不努力争取你想要的，那你永远都不会拥有它。过去属于死神，未来属于你自己其实每一条都通往阳光的大道，都充满坎坷。所有的胜利，与征服自己 的胜利比起来，都是微不足道。我已经看见，多年后的自己。自信！开朗！豁达！努力的目的在于让妈妈给自己买东西时像给我买东西一样干脆。被人羞辱的 时候，翻脸不如翻身，生气不如争气。成长道路谁都会受伤，我们才刚刚起航，必须学会坚强。每个人都是自己命运的建筑师。在成长的过程中，我学会了坚
人教版高中物理选修3-2课件：6.1传感器及其工作原理(人教)
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。
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。
氧化锰热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度的升高
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
温度将这个热学量转换为这电个阻电学量
[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。
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。
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。
［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
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)膜片与固定电极间距和电容器电容大小的关系。 (2)电容器充放电电流方向的确定。
[解析] 当振动膜片向右振动时，两极板间的距离 d 减 小，由电容公式 C＝4επrkSd知，C 增大，由 E＝Ud 知，E 增大。 A、C 正确。由 Q＝CU 知，电容器所带电荷量 Q 增大，电 容器充电，电阻 R 上电流方向自右向左，B、D 错误。
高二物理人教版选修3-2同步课件：6-1 传感器及其工作原理
本章共三节．第一节“传感器及其工作原理”，主要 讲述了什么是传感器及制作传感器的常用元件的特征．第 二节“传感器的应用”介绍了传感器感受的通常是非电学 量，而它输出的大多是电学量，这些输出信号是非常微弱 的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种 控制动作．讲述了传感器的应用已经渗透到环境保护、交 通运输、航天、军事以及家庭生活等各个领域．第三节 “实验：传感器的应用”，主要讲述了传感器在工农业生 产中的应用，如光控开关、温度报警器等．
(2)金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而 增大，这样的电阻可以制成温度传感器，称为热电阻．
如上图为某金属导线的电阻——温度特性曲线．
4．霍尔元件
(1)霍尔效应 如上图所示，厚度为h，宽度为d的导体放在与之垂 直的磁感应强度为B的均匀磁场中．当电流通过导体时， 在导体的上侧面A与下侧面A′之间会产生电势差，这种 现象称为霍尔效应．
[正确解答]霍尔效应形成的原因是因为带电粒子在磁 场中受到洛伦兹力作用，做定向移动形成的．根据左手定 则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N板运动，则M板 剩下正电荷，所以UM>UN.A项正确．
[正确答案]A
热敏电阻的特性及应用
(2010· 江苏启东中学高二期中)某实验小组探究 一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在 正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电 阻、保温容器、温度计、开关和导线等．
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．
二、常见的传感器元件 1．光敏电阻 (1)实验探究 将一只光敏电阻接到多用电表的两端，电表置于倍率 为100的欧姆挡，在室内自然光的照射下，电阻值约为多 大？用手掌遮光时，电阻值又是多大？用阳光直接照射 呢？
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
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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
2017-2018学年高中物理人教版选修3-2课件：第六章 第1节 传感器及其工作原理
含有热敏电阻的电路的动态分析顺序
1. (多选)有定值电压、热敏电阻、光敏电阻三
只元件，将这三只元件分别接入如图 6-1-6
所示电路中的 A、B 两点后，用黑纸包住元
件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示
数，下列说法中正确的是
( ) 图 6-1-6
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大
(√ )
2．合作探究——议一议 (1)为什么传感器一般都是将感受到的非电学量转换成电学量呢？
提示：电学量具有易测量，易控制，测量精度和速度较高， 易放大、反馈、存储和可远距离传输等特点。特别是电信号 能方便地与计算机连接而进行信息处理，所以传感器一般都 是将感受到的非电学量转换成电学量。
(2)光敏电阻和热敏电阻的特性成因相同吗？ 提示：不相同。半导体材料受到的光照增强时，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，即载流子 数增多，于是导电能力明显地增强，电阻减小，这是光敏电阻 的特性成因。 对于负温度系数的热敏电阻，温度升高时，有更多的电子获得 能量成为自由电子，同时空穴增多，即载流子数增多，于是导 电能力明显地增强，电阻减小，这是热敏电阻的特性成因。
1. (多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒
好，其工作原理如图 6-1-9 所示。Q 是绝
缘支架，薄金属膜 M 和固定电极 N 形成
图 6-1-9
一个电容器，被直流电源充电。当声波使膜片振动时，电容
发生变化，电路中形成变化的电流。在膜片向右运动的过程
中
()
A．电容变大
B．电容变小
C．导线 AB 中有向左的电流
第1节
传感器及其工作原理
1．传感器按照一定的规律把非电学量转 化为电学量，可以很方便地进行测 量、传输、处理和控制。
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������������ , ������
式中������为薄片的厚度。 ������为霍尔系数, 它的大小与薄片的材料有关。
(3)作用:能够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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1.传感器 能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把 它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或转换为电路的 通断的元件。
在技术上将非电学量转换为电学量有什么意义呢? 提示: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。
3.几种敏感元件的对比分析
元件 光敏电阻 金属热电阻 热 敏 电 阻 负温度系 数的 热敏电阻 正温度系 数的 热敏电阻
特性 原因 光照越强,电阻越 光照增强,载流子增多,电阻减 小 小 温度越高,电阻越 温度升高,金属电阻率增大,电 大 阻增大 温度越高,电阻越 小 温度越高,电阻越 大 温度升高,载流子增多,电阻减 小 温度升高,载流子减少,电阻增 大
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4.霍尔元件 (1)构造:很小的矩形半导体薄片上,制作4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 U H,U H= ������
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若霍尔元件中的载流子只有负电荷,M、N两端哪端电势高?若载 流子只有正电荷呢? 提示:M端 N端
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1.敏感元件、转换元件、转换电路的比较
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3.热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻 特点 制作材料 导电原理 优点 作用 电阻率随温度的升高而 减小 半导体 自由电子和空穴等载流 子的定向移动
金属热电阻 电阻率随温度的升高而 增大 金属导体 自由电子的定向移动
������2
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再根据电流的微观解释 I=nqSv 整理后,得 U = 令 k=
������������ ������������������ 1 , 因为������为材料单位体积的带电粒子个数 ������������ ������������ 。 ������
化学稳定性好,测温范 灵敏度好 围大 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量
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温馨提示热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小。正温度系 数的热敏电阻(PTC),其阻值随温度的升高而增大,而负温度系数的 热敏电阻(NTC),其阻值随温度的升高而减小。若题目中无特别说 明,一般是指负温度系数的热敏电阻。
名称 解释 举例 相当于人的感觉器官,直接感受被测量的 敏感 感知温度、位 量并将其转换成与被测量的量成一定关 元件 移等 系的易于测量的量 也称传感元件,通常不直接感受被测量的 转换 应变片、感温 量,而是将敏感元件输出的物理量转换成 元件 铁氧体等 电学量输出 转换 是将转换元件输出的电学量转换成易于 转换为电压、 电路 测量的电学量 电流、频率等
第六章
传感器
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1.传感器 了解传感器的概念,知道非电学量转化为电学量的技术意义,感 受传感器在信息时代的作用。 2.三种敏感元件 通过实验知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的工作原理、性 能及作用。
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2.光敏电阻 (1)特点:光照越强,电阻越小。 (2)原因: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。
, ������为单个带电粒子的电荷量, 它们均为常数, 所以������ = ������
U与B成正比,这就是为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量 的原因了。
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2.为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量呢
霍尔元件是利用霍尔效应来设计的。一个矩形半导体薄片,在其 前、后、左、右分别引出一个电极,如图所示,沿PQ方向通入电流I, 垂直于薄片加匀强磁场B,则在MN间会出现电势差U,设薄片厚度为 d,PQ方向长度为l1,MN方向为l2。薄片中的带电粒子受到洛伦兹力 发生偏转,使M侧电势高于N侧(载流子为自由电子),造成半导体内 部出现电场。带电粒子同时受到电场力作用。当洛伦兹力与电场 ������ 力平衡时,MN间电势差达到恒定。此时有 ������ = ������������������。
式中������为薄片的厚度。 ������为霍尔系数, 它的大小与薄片的材料有关。
(3)作用:能够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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1.传感器 能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把 它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或转换为电路的 通断的元件。
在技术上将非电学量转换为电学量有什么意义呢? 提示: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。
3.几种敏感元件的对比分析
元件 光敏电阻 金属热电阻 热 敏 电 阻 负温度系 数的 热敏电阻 正温度系 数的 热敏电阻
特性 原因 光照越强,电阻越 光照增强,载流子增多,电阻减 小 小 温度越高,电阻越 温度升高,金属电阻率增大,电 大 阻增大 温度越高,电阻越 小 温度越高,电阻越 大 温度升高,载流子增多,电阻减 小 温度升高,载流子减少,电阻增 大
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4.霍尔元件 (1)构造:很小的矩形半导体薄片上,制作4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 U H,U H= ������
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若霍尔元件中的载流子只有负电荷,M、N两端哪端电势高?若载 流子只有正电荷呢? 提示:M端 N端
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3.热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻 特点 制作材料 导电原理 优点 作用 电阻率随温度的升高而 减小 半导体 自由电子和空穴等载流 子的定向移动
金属热电阻 电阻率随温度的升高而 增大 金属导体 自由电子的定向移动
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再根据电流的微观解释 I=nqSv 整理后,得 U = 令 k=
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名称 解释 举例 相当于人的感觉器官,直接感受被测量的 敏感 感知温度、位 量并将其转换成与被测量的量成一定关 元件 移等 系的易于测量的量 也称传感元件,通常不直接感受被测量的 转换 应变片、感温 量,而是将敏感元件输出的物理量转换成 元件 铁氧体等 电学量输出 转换 是将转换元件输出的电学量转换成易于 转换为电压、 电路 测量的电学量 电流、频率等
第六章
传感器
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2.光敏电阻 (1)特点:光照越强,电阻越小。 (2)原因: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。
, ������为单个带电粒子的电荷量, 它们均为常数, 所以������ = ������
U与B成正比,这就是为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量 的原因了。
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2.为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量呢
霍尔元件是利用霍尔效应来设计的。一个矩形半导体薄片,在其 前、后、左、右分别引出一个电极,如图所示,沿PQ方向通入电流I, 垂直于薄片加匀强磁场B,则在MN间会出现电势差U,设薄片厚度为 d,PQ方向长度为l1,MN方向为l2。薄片中的带电粒子受到洛伦兹力 发生偏转,使M侧电势高于N侧(载流子为自由电子),造成半导体内 部出现电场。带电粒子同时受到电场力作用。当洛伦兹力与电场 ������ 力平衡时,MN间电势差达到恒定。此时有 ������ = ������������������。