最新高中物理选修3-2第六章《传感器的应用一》精品版
高中物理课件：选修3传感器的应用
03
传感器的应用实例
温度传感器在生活中的应用
温度传感器用于自动控制家电（ 如空调、冰箱等），根据室内温 度自动调节，使室内温度保持舒
适。
温度传感器用于智能穿戴设备， 如智能手环，可以监测人体体温 和活动量，提供健康管理数据。
实验结论
通过本实验，我们了解了传感器的基 本原理和分类，掌握了传感器的应用 和性能测试方法。在实际应用中，需 要根据具体需求选择合适的传感器， 以达到最佳的测量效果。
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高中物理课件选修3传感 器的应用
contents
目录
• 传感器简介 • 常见传感器介绍 • 传感器的应用实例 • 传感器的发展趋势与未来展望 • 实验：传感器的应用与性能测试
01
传感器简介
传感器的定义与分类
定义
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感 受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信 息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控 制等要求。
分类
根据工作原理，传感器可分为物理传感器、化学传感器和生 物传感器；根据输入物理量可分为位移传感器、压力传感器 、速度传感器等；根据输出信号可分为模拟传感器和数字传 感器。
传感器的应用领域
工业自动化
传感器在生产线上用于 检测产品质量、控制生 产流程和提高生产效率
。
智能家居
传感器用于智能家居系 统，实现自动化控制、
安全监控等功能。
医疗健康
传感器用于监测生理参 数、诊断疾病和治疗。
环境监测
传感器用于监测空气质 量、水质、气象等环境
参数。
最新人教版高中物理选修3-2 6-1传感器及其工作原理 名师公开课省级获奖课件(81张)
三、热敏电阻和金属热电阻
四、霍尔元件 1．构造
1 半导体 薄片上，制作四个电极 E、F、 □ 很小的矩形__________
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
2 磁场 B，则 M、N 间出现电压，称为霍尔电压 UH，UH □ 的________
IB 3 k ，式中 d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数，k 的大小 □ ＝______ d
1.干簧管的作用是什么？ 提示：干簧管在电路中的作用相当于自动开关。 2．干簧管的工作原理是什么？
提示： 干簧管的两个簧片在外加磁场的作用下被磁化成 相反磁性的磁极而连通， 没有外加磁场时两簧片失去磁性而 分开。
[解析] 干簧管能感知磁场，是因为两个簧片由软磁性 材料制成，当周围存在磁场时，两个簧片被磁化，就会相互 吸引，可当作开关来使用，作为控制元件以实现自动控制， 选 C、D。
01课前自主学习
一、传感器 1．定义
1 非电学 □ 能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________
量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等
2 电学 量，或转换为电路的________ □ 3 通断 的元件。 □ ________
2．非电学量转换为电学量的意义
4 非电学量 转换为电学量，可以方便地进行测量、 □ 把___________ 5 控制 。 □ 传输、处理和________
1.光敏电阻的特点是什么？ 提示：光敏电阻一般由半导体材料制成 ，其阻值随光
照强度的增大而减小，随光照强
提示：光敏电阻在电路中的作用相当于一个滑动变阻 器，光照增强时电阻减小，反之增大。
[解析] 可按以下流程进行解题：
解决含有光敏(热敏)电阻的动态分析问题的思路 (1)应明确光敏(热敏)电阻的电阻特性。 (2)根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的性质来分 析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量 的变化情况。 (3)基本流程：R 局→R 总→I 总→U 端→I 局。
高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件：6.2《传感器的应用(一)》PPT课件(共37页)
正确嘚是(
)
A.该传感器是根据电流嘚磁效应工作嘚
B.该传感器是根据电磁感应原理工作嘚
C.膜片振动时，穿过金属线圈嘚磁通量不变
D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
B
2、电容式话筒： 薄金属膜
原理:Q是绝缘支架,薄金属膜M 和固定电极N 形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动 时,电容发生变化,电路中形成变化嘚电流,于是电阻两 端就输出了与声音变化规律相同嘚电压.
绝缘支架 优点：保真度好
固定电极
A
练习3：电容式话筒将声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化嘚原因可能是容器两板间嘚 ()
A.距离变化 B.正对面积变化 C.介质变化 D.电压变化
3、驻极体话筒： 原理:电介质极化.(它由内部嘚驻极体塑料膜感受声波. 工作电压: 3～6 V.)
特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜嘚家电上
思考与讨论： ①常温下，上、下触点应是接触嘚还是分离嘚？当温度 过高时，双金属片将怎样起作用？
答：常温下，上、下触
点应是接触嘚，但温度过高时，
由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下
部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原
状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度嘚作用．
3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？
形变
电压
数显电子秤电路原理图
练习1. 关于电子秤中应变式力传感器嘚说法正确嘚是 A.应变片常用半导体材料制成 B.当应变片嘚表面拉伸时，其电阻变大反之，变小 C.传感器输出嘚是应变片上嘚电压 D.外力越大，输出嘚电压差值也越大
最新人教版高中物理选修3-2第六章《传感器的应用(1)》
2 传感器的应用在超市里，当我们购买水果时，售货员把水果放到表面平整的电子秤上，电子秤即可显示出所购水果的质量及应付的钱数，这是为什么呢？提示：这是利用了力传感器，把水果放到电子秤上，对表面有向下的压力，经传感器→放大、转换电路→显示器，发出指令即质量和钱数。
1．传感器应用的一般模式传感器输出的________相当微弱，难以带动执行机构去实现控制动作，因此要把这个________放大。
如果需要远距离传送，可能还要把它转换成__________以抵御外界干扰。
用图表示为：2．应用实例(1)力传感器的应用——电子秤。
①组成：由金属梁和________组成。
②敏感元件：________。
③工作原理：如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个________，左梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面______，下表面______，上表面应变片的电阻______，下表面应变片的电阻______。
F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大。
如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压______，下面应变片两端的电压______。
传感器把这两个电压的______输出。
外力越大，输出的________也就越大。
由________的大小，即可得到外力F的大小。
④作用：应变片将________这个力学量转换为______这个电学量。
(2)温度传感器的应用——电熨斗。
①敏感元件：________，它由两种________不同的材料组成。
②作用：双金属温度传感器的作用是控制电路的_____________________________。
③原理：电熨斗的自动控温原理图。
如图所示，常温下，上下触点应是______的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀系数____，下部金属膨胀系数____，则双金属片向____弯曲，使触点分离，从而切断电源停止加热，温度降低后，双金属片________，重新接通电路加热，这样循环进行，起到____________的作用。
高二物理选修3-2传感器及其应用(课件
03 传感器的应用
工业自动化控制
01
02
03
生产线上物体检测
通过传感器对生产线上的 物体进行检测，实现自动 化控制和调节。
温度、压力监控
传感器可以实时监测工业 生产过程中的温度、压力 等参数，确保生产安全和 稳定。
流量、液位测量
传感器用于测量流体流量 、液位高度等参数
总结词
通过电容量变化来检测物理量的变化，如压力、位移等。
详细描述
电容式传感器利用电容量变化来检测物理量的变化，如压力、位移等。其工作原理是将待测物理量通 过外部作用转换成电容量变化，再通过电路将电信号输出。电容式传感器具有灵敏度高、响应速度快 、耐高温等特点，广泛应用于压力、位移、振动等领域的测量和控制系统。
无线化
无线传感器网络的发展使得传感器能够摆脱线缆的束缚，更加灵活地部署在各种 环境中，方便了数据的获取和传输。同时，无线传感器网络在环境监测、智能家 居等领域的应用前景广阔。
05 实验与探究
实验一：传感器的特性研究
总结词
了解传感器的特性是研究传感器的基 础，通过实验一，学生可以深入了解 传感器的电阻、电容、电感等基本特 性。
实验三：压力传感器的应用
总结词
压力传感器在工业生产和日常生活中有广泛应用，通过实验三，学生将学习如何使用压 力传感器测量压力，并了解其在气瓶压力监测等领域的应用。
详细描述
实验三将介绍不同类型的压力传感器，如应变片、压电陶瓷等，并指导学生使用这些传 感器测量气瓶压力，同时了解压力传感器在汽车胎压监测系统等实际应用中的重要性。
高二物理选修3-2传 感器及其应用(课件
目录
CONTENTS
• 传感器简介 • 常见传感器介绍 • 传感器的应用 • 传感器的发展趋势与未来展望 • 实验与探究
高中物理选修3-2-传感器的应用
传感器的应用知识元传感器的应用知识讲解光敏电阻1．特点：电阻值随光照增强而减小。
2．原因分析：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。
所以无光照时，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：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。
热敏电阻和金属热电阻（1）热敏电阻：用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显，如图所示，①为某一热敏电阻的“R－T”特性曲线。
（2）热敏电阻的两种型号及其特性热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。
在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。
（3）热敏电阻的用途热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于：①利用温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面等。
（4）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。
如上图中的②为金属热电阻“R－T”特性曲线。
相比而言，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好。
霍尔元件（1）霍尔效应如图所示，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。
（2）霍尔元件霍尔元件就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，使薄片厚度为d，PQ方向长度为l1，MN方向为l2。
薄片中的带电粒子受到磁场力作用发生偏转，造成半导体内部出现电场。
人教版高二物理选修3-2第六章6.2传感器的应用
课堂训练
1.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利 用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如下图甲所示，电
源变的 ；电R为动热势敏E＝电9阻.，0 V其，电内阻阻阻不值计与；温G度为的灵变敏化电关流系表如，下内图阻乙RG保所持不
D 示流． 表闭 的合 示开数关I2＝S，3.当6 温mA度时等，于热2敏0℃电时阻，的电温流度表是示( 数I1＝2) mA；当电
A.应变片是由多用半导体材料制成
B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大，输出的电压差值也越大
二、温度传感器的应用 (一) 双金属片温度传感器
原理：热胀冷缩 常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金 属片形状产生变化，使触点接触。
(二) 双金属片温度传感器的应用——电熨斗
(2)感温铁氧体有何特点？ 常温下具有铁磁性，能够被磁体吸 引。温度到达约103℃时，失去铁 磁性，不能被磁体吸引。
(3)什么是“居里点”？ 使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫居里温度。
(4)电饭锅的结构如何？
内胆底
感温铁氧体 电热板 转轴
永磁铁
手动开关 接线螺丝
思考与讨论：
触点
(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会 恢复到图示的状态？为什么？
电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω)。 (2)在下图所示电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定
值电阻R1＝250Ω。由热敏电阻的I－U关系曲线图可知，热敏电阻
两端的电压为_5__.2_____V；电阻R2的阻值为___1_1__1_.8_Ω。
物理新课标人教版(选修3-2) 6.2 传感器的应用1 课件(共26张PPT)
二、声传感器的应用——话筒
1、动圈式话筒：
永久 磁铁
金属膜片
音圈 膜片在声波下振动，使得与膜片相连的 线圈中产生周期性变化的感应电流。
例题：（2003上海试题）唱卡拉OK用的话筒， 内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的 工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的 金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声 波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为 电信号。下列说法正确的是
3、驻极体话筒：
它由内部的驻极体塑料膜感受声波，其工作原理 与电容式话筒类似，但是工作的电压只须 3～6 V，
特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高， 常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上
塑料
膜＋
－
＋－
＋ 背－极
空隙
驻极体
较弱的声 音
扩音器
扬声器 宏
音
说明书 温度旋钮 : 可根据不 同衣料随意调校合适 的温度
思考:
阅读： P61
1、应变式力传感器的组成部分？
2、应变式传感器的原理？
U1
U2
金属梁
应变片发生形变时其电阻随之发生变化， 在恒定电流下，应变片是把形变（几何量） 转换为电压（电学量）的元件。
数显电子秤电路原理如图所示
阅读：P62 （1）说明动圈式话 筒的工作原理和工作 过程。 （2）说明电容式话 筒的工作原理和工作 过程。这种话筒的优 点是什么？
复习：1、传感器
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、原理 ：
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2020年高中物理选修3－2第六章《传感器的应用一》精品版
新人教版高中物理选修3－2第六章《传感器的应用(一)》精品教案
课题§6.2传感器的应用(一)课型新授课
目标（一）知识与技能
1．了解力传感器在电子秤上的应用。
2．了解声传感器在话筒上的应用。
3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。
（二）过程与方法
通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。
（三）情感、态度与价值观
在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。
重点重点：各种传感器的应用原理及结构难点：各种传感器的应用原理及结构。
教学活动过程
教学过程
复习回顾
传感器是能够感知诸如力、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，或转化为电路通断的一类元件。
请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？
新课学习
1、传感器应用的一般模式（阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图）。
学习几个传感器应用的实例。
学生学习过程
回顾传感器的定义和各种传感器的工作原理（3分钟）
总结传感器的基本原理
学生阅读课本并回答左侧的问题（6分钟）
2．力传感器的应用——电子秤
阅读教材61页最后一段，思考并回答问题。
（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？
（2）简述力传感器的工作原理。
（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？
理解应变片测力原理（如图所示）。
应变片能够把物体形
变这个力学量转化为电
压这个电学量。
3．声传感器的应用
——话筒
阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。
（1）话筒的作用是什么？
（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
（3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。
这种话筒的优点是什么？
（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？
1：话筒的作用是把声音信号转化为电信号。
2：动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。
膜片接
学生阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。
（7分钟）
阅读关于左侧的话筒材料了解关于话筒的相关知识。
（5分钟）
了解以下两种温度传感器的构造和基本原理，（7分钟）
收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。
3：电容式话筒的工作原理：利用电容器充放电形成的充放电电流。
薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，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，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压．
4：驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜．优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。
总结：驻极体话筒利用了电介质的极化现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为驻极体．
看演示实验，观察实验现象。
现象：不同的声波信号，荧光屏上显示的波形不同。
说明话筒产生的电信号是由接收到的声波控制的。
3．温度传感器的应用——电熨斗
温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。
实验：本节小结并学后反思：————————————————————————————————————
______________________________ __________________
生：做实验，观察实验现象。
师：电熨斗就装有双金属片温度传感器。
这种传感器的作用是控制电路的通断。
投影：电熨斗结构图（如图所示）
思考与讨论：
（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
参考答案：（1）常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了几个问题：
力传感器的应用——电子秤
传感器的应用声传感器的应用——话筒
温度传感器的应用——电熨斗
力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动控制．
．。