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高中物理2 常见传感器的工作原理及应用公开课ppt课件
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这是一份高中物理2 常见传感器的工作原理及应用公开课ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了新课导入，新课讲解，巩固提升，CONTENTS，PART01，PART02，光敏电阻的制作，硫化镉，光强电阻率小，光弱电阻率大等内容，欢迎下载使用。
我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？
把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极。
2.光敏电阻的特性与原理
【实验原理】光敏电阻的阻值会随着光照强度的增加而不断减小，用欧姆表连接电阻，用不同强度的光照射电阻，通过观察欧姆表的示数变化，来研究光敏电阻与光强的关系。【实验器材】光敏电阻、多用电表、导线、电源。
【实验步骤】（1)将光敏电阻、多用电表、按图甲的方式连接好，其中多用电表置于“×100”挡；（2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；（3)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。（4）用强光照射（如太阳光直接照射或拿亮度较大的手电筒、小灯泡等）观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
【数据处理】根据记录数据分析光敏电阻的特性。
特性： 光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
温度提高，一些电子挣脱原子核的束缚变为自由电子。
为什么半导体材料对温度更敏感？
而电子原来的位置就变为空穴，这些空穴相当于带正电荷的粒子
一旦半导体接进电路，形成电场，自由电子沿着空穴前进，相当于正负电荷都在移动形成电流
温度越高，挣脱的自由电子就越多，导电能力越强。
光照增强 半导体材料中的载流子（自由电子和空穴）浓度增加 材料的电阻率减小
你挡住电梯门时，为什么门就自动打开，松手后又自动关闭？
无物品、有光照、电阻小、电压低
有物品、挡光、电阻大、电压高
这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。
观看视频，神奇的机器工人
规 律： 电阻随温度的升高而增大。
优缺点： 热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。
常用的一种热电阻是用铂制作的，可用来做 电阻温度计。
如图所示，一些汽车的低油位报警装置采用热敏电阻来检测油箱的警戒液位。若给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。 当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮（图甲）。 当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮（图乙）。 通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
将多用电表的选择开关调到电阻挡（注意选择适当的倍率），然后仿照图所示的方法，将一只热敏电阻连接到多用电表表笔的两端。分别用手和冷水改变热敏电阻的温度，观察电阻的变化情况。
热敏电阻放温水后，电流表读数明显增大，
温度升高，热敏电阻的阻值显 著减小。
特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数
2、金属热电阻和热敏电阻
规律：电阻随温度的升高而增大。
规律：电阻随温度的升高而减小。
3.应用实例——低油位报警装置
当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。
给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。
当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。
通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
油位高→电阻大→灯不亮
四、电阻应变片——电子秤
拉力→L变长→S变小→电阻变大
压力→L变短→S变大→电阻变小
当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称为压阻效应。
2.应用实例——电子秤
电子秤使用的测力装置：力传感器
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，应变片的电阻变化就越大。
应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。
2.应用实例——电子秤
如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化。用什么方法可以检测电容的变化？
电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
（1）改变S：测量角度θ 、液面高度h等
（2）改变d：测量压力F
（3）改变ε：测量位移x
★霍尔传感器应用实例:
①电动车加速器位置→磁场→电压→控制器控制车速
②霍尔无刷电动机(直流电源)位置→ → →
控制器控制 三个线圈 中的电流
观看视频：垃圾分捡机器人都用了什么传感器呢？
1. 如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( ) A. R1两端的电压增大 B. 电流表的示数增大 C. 小灯泡的亮度变强 D. 小灯泡的亮度变弱
2. 下列说法不正确的是( )A. 电熨斗中的双金属片是温度传感器B. 金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差C. 霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器D. 热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
3. 目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中正确的是（ ） A. 自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器 B. 走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器 C. 发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号 D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
4. 下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（ ） A. 用遥控器控制电视机的开关 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
我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？
把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极。
2.光敏电阻的特性与原理
【实验原理】光敏电阻的阻值会随着光照强度的增加而不断减小，用欧姆表连接电阻，用不同强度的光照射电阻，通过观察欧姆表的示数变化，来研究光敏电阻与光强的关系。【实验器材】光敏电阻、多用电表、导线、电源。
【实验步骤】（1)将光敏电阻、多用电表、按图甲的方式连接好，其中多用电表置于“×100”挡；（2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；（3)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。（4）用强光照射（如太阳光直接照射或拿亮度较大的手电筒、小灯泡等）观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
【数据处理】根据记录数据分析光敏电阻的特性。
特性： 光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
温度提高，一些电子挣脱原子核的束缚变为自由电子。
为什么半导体材料对温度更敏感？
而电子原来的位置就变为空穴，这些空穴相当于带正电荷的粒子
一旦半导体接进电路，形成电场，自由电子沿着空穴前进，相当于正负电荷都在移动形成电流
温度越高，挣脱的自由电子就越多，导电能力越强。
光照增强 半导体材料中的载流子（自由电子和空穴）浓度增加 材料的电阻率减小
你挡住电梯门时，为什么门就自动打开，松手后又自动关闭？
无物品、有光照、电阻小、电压低
有物品、挡光、电阻大、电压高
这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。
观看视频，神奇的机器工人
规 律： 电阻随温度的升高而增大。
优缺点： 热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。
常用的一种热电阻是用铂制作的，可用来做 电阻温度计。
如图所示，一些汽车的低油位报警装置采用热敏电阻来检测油箱的警戒液位。若给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。 当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮（图甲）。 当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮（图乙）。 通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
将多用电表的选择开关调到电阻挡（注意选择适当的倍率），然后仿照图所示的方法，将一只热敏电阻连接到多用电表表笔的两端。分别用手和冷水改变热敏电阻的温度，观察电阻的变化情况。
热敏电阻放温水后，电流表读数明显增大，
温度升高，热敏电阻的阻值显 著减小。
特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数
2、金属热电阻和热敏电阻
规律：电阻随温度的升高而增大。
规律：电阻随温度的升高而减小。
3.应用实例——低油位报警装置
当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。
给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。
当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。
通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
油位高→电阻大→灯不亮
四、电阻应变片——电子秤
拉力→L变长→S变小→电阻变大
压力→L变短→S变大→电阻变小
当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称为压阻效应。
2.应用实例——电子秤
电子秤使用的测力装置：力传感器
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，应变片的电阻变化就越大。
应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。
2.应用实例——电子秤
如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化。用什么方法可以检测电容的变化？
电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
（1）改变S：测量角度θ 、液面高度h等
（2）改变d：测量压力F
（3）改变ε：测量位移x
★霍尔传感器应用实例:
①电动车加速器位置→磁场→电压→控制器控制车速
②霍尔无刷电动机(直流电源)位置→ → →
控制器控制 三个线圈 中的电流
观看视频：垃圾分捡机器人都用了什么传感器呢？
1. 如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( ) A. R1两端的电压增大 B. 电流表的示数增大 C. 小灯泡的亮度变强 D. 小灯泡的亮度变弱
2. 下列说法不正确的是( )A. 电熨斗中的双金属片是温度传感器B. 金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差C. 霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器D. 热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
3. 目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中正确的是（ ） A. 自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器 B. 走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器 C. 发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号 D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
4. 下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（ ） A. 用遥控器控制电视机的开关 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
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