人教版高中物理选择性必修二 第五章《传感器》 课件

这是一份人教版高中物理选择性必修二 第五章《传感器》 课件，共28页。
2.5 传感器 知识建构传感器定义：传感器是能将所感受到的物理量（如力、热、磁、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于测量、利用或处理的信号专题一　传感器的应用传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于测量的量的一种装置。在工农业生产及生活中有着广泛的应用，在处理实际问题时要注意被测量与转换量之间的关系。同时，传感器一般是把被测量转换成电学量，因此往往与电子元件一起构成电路，所以注意电路分析，对各种敏感元件特性及各种常用电子元件的工作特点要牢记，并针对具体问题灵活处理，但不管怎样，搞清传感器的工作原理以及过程是求解问题的关键。因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析传感器所在的电路结构，这样才能对题目的问题作出解释或回答。专题突破【例1】　加速度计是测定物体加速度的仪器。在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。如图所示为应变式加速度计的示意图。当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件产生位移并转换为电信号输出。     (1)利用图乙中的数据求1s时圆盘转动的角速度；(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向；(3)求图乙中第三个激光信号的宽度Δt3.   专题二　　感温双金属片在电熨斗中的应用感温双金属片是由上、下两片膨胀系数不同的合金材料制成并粘合在一起的。受热时，上、下两金属片的膨胀伸长幅度不同，因而导致弯曲以控制电源触点的接通和断开。【例3】　如图所示是电熨斗温度自动控制装置的示意图。(1)正常使用时，上、下触点应是分离的还是接触的？(2)双金属片温度升高时，哪一层形变大？(3)假设原来温度上升到80 ℃时，断开电源，现在要求60 ℃时断开电源，应怎样调节调温旋钮？【解析】　(1)由于常温时电熨斗是通电发热的，故上、下触点必须接通而使电热丝工作。(2)由于上层金属片的膨胀系数比下层金属片的大，则上层金属片的形变大。(3)应向上调节调温旋钮，使之减小对双金属片的压力，使双金属片受热时易于和触点分离断电。【答案】　(1)接触　(2)上层金属片的形变大　 (3)向上调节【点评】　感温双金属片是将温度转化为双金属片的形变，而应力双应变片是将应变片的形变量转化为电压输出。 专题三 　磁传感器(霍尔元件)在自动控制中的应用　霍尔元件制成的磁传感器是霍尔效应原理的应用。将霍尔元件(半导体材料或导体材料)放入磁场中，洛伦兹力使形成电流的正负载流子分别聚集在霍尔元件的两个侧面，从而形成横向电场，又使载流子受到与洛伦兹力反向的电场力。当此二力达到平衡时，霍尔元件的另两个侧面间便产生一恒定的霍尔电压。霍尔元件能将磁感应强度B这个磁学量转换为电压这一电学量。利用霍尔效应做成的霍尔元件有很多方面的用途，例如测量磁场；测量直流和交流电路中的电流和功率；转换信号，如把直流转换成交变电流并对它进行调制；放大直流或交流信号等。  M 1.5(1.4或1.6均可)(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路．S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)．为使电流自Q端流入，P端流出，应将S1掷向________(选填“a”或“b”)，S2掷向________(选填“c”或“d”)．为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串接在电路中．在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串接在相邻器件________和________________________________(填器件代号)之间．E(后两空或S2E或ES1或ES2)bcS1　 (3) S1掷向b，S2掷向c.加入定值电阻的目的是为了防止两个开关同时掷向a、c或b、d而将电源短路，故应将定值电阻串接在相邻器件E和S1或E和S2之间。【点评】　本题通过霍尔元件考查同学们分析问题、解决问题的能力，解答时同学们要明确霍尔元件的原理，正确作出图象，再根据图象求出结果。专题四　设计自动控制电路本专题为力学、电学、磁学的一个大综合，通过传感器把它们联系在了一起，特别是简单电路的设计，不论是敏感元件的基础知识，还是器材的组装、调试、器材连接、电路设计，考查的既具体又灵活。近几年来，高考特别重视动手能力的考查，而不局限于只会做题，更注重于学生的研究方法和创新思维。 【例5】　现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。【解析】　本题考查热敏电阻与电磁继电器，热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路。(1)电路图如图所示(2)工作过程：闭合S，当温度低于设定值时，热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热；当温度达到设定值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热；当温度低于设定值，又重复前述过程。【点评】　该电路可以用于恒温箱、自动孵化器等，电路设计是高中电学应了解的内容，对于培养能力、理论联系实际将起到推动作用，这也是高考的趋向。