高中物理 选择性必修2 第五章 2 常见传感器的工作原理及应用课件PPT

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高中物理 选择性必修第二册 人教版2　常见传感器的工作原理及应用1.知道光敏电阻的工作原理及其在生产、生活中的应用。2.知道金属热电阻和热敏电阻的工作原理及其在生产、生活中的应用。3.知道电阻应变片的工作原理以及简单应用。4.知道霍尔元件及其工作原理。1.组成:由金属梁和 　应变片    组成。2.敏感元件: 　应变片    。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 　应变片    ,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面 　拉伸    ,下表面     压缩    ,上表面应变片的电阻 　变大    ,下表面应变片的电阻 　变小    。力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,那么上表面应变片两端的电压 　变大    ,下表面应变片两端的电压 变小   。传感器把这两个电压的 　差值    输出。力F越大,输出的 　电压差值    也就越大。由 　电压差值    的大小,即可得到外力F的大小。4.作用:应变片将 　物体形变    这个力学量转换为 　电阻    这个电学量。1.构造:在一个很小的矩形半导体薄片上,制作四个电极E、F、M、N,它就成了一个霍尔元件。2.工作原理:如图,E、F间通入恒定电流I,同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场,则M、N间出现霍尔电压UH。分析可知,霍尔电压UH与磁感应强度B有线性关系,因此霍尔元件能够把 　磁感应强度    这个磁学量转换为 　电压    这个电学量。知识拓展　设载流子的电荷量为q,沿电流方向定向运动的平均速率为v,单位体积内自由移动的载流子数为n,霍尔元件厚度为d,垂直电流方向的横向宽度为a,则电流的微观表达式为I=nqadv①;载流子在磁场中受到的洛伦兹力F洛=qvB,载流子在洛伦兹力作用下侧移,霍尔元件两个侧面出现电势差,载流子受到的电场力为F电=q 。当达到稳定状态时,洛伦兹力与电场力平衡,即qvB=q ②,由①②联立得UH= ③。对于确定的霍尔元件,nq是常数,令k= ,则③式可写为UH=k 。1.热敏电阻和金属热电阻都是用半导体材料制成的,当温度升高时,它们的导电能力都明显增强。 (    ✕　)2.所有传感器都是由半导体材料制成的。 (    ✕　)3.用铂制作的热电阻可用来做电阻温度计。(　√　)4.电子秤使用的是压力传感器。 (　√　)5.电子秤中应变式力传感器输出的是应变片上的电压,外力越大,输出的电压也越大。 (    ✕　)情境    如图甲所示,家用电热灭蚊器中应用了温度传感器,它的主要元件是PTC,PTC是由钛酸钡等半导体陶瓷发热材料制成的电阻器,它有一个根据需要设定的温度,低于这个温度时,其电阻随温度的升高而减小,高于这个温度时,其电阻随温度的升高而增大,我们把这个设定的温度叫作“居里温度”。某家用电热灭蚊器中PTC元件的电阻率ρ随温度变化的关系如图乙所示。问题1.根据图乙所示,该PTC元件的居里温度为多少?提示:T1。根据图像可知,温度低于T1时,其电阻率随温度的升高而减小,温度高于T1时,其电阻率随温度的升高而增大,所以该PTC元件的居里温度为T1。2.通电后,该PTC元件的电功率先增大后减小还是先减小后增大?提示:先增大后减小。通电后PTC元件的温度逐渐升高,由图像可知,其电阻率先变小后变大,由电阻定律R=ρ 可知,其电阻先变小后变大;电源电压U不变,由P= 可知,该PTC元件的电功率先增大后变小。常见传感器的特点导师点睛　电容器的电容C取决于极板的正对面积S、极板间距d、极板间的电介质这三个因素。如果某个物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,这样通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化,有这种用途的电容器称为电容式传感器。