人教版高二物理选修:传感器及其工作原理
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传感器及其工作原理重/难点重点:理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。
难点:光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
重/难点分析重点分析:传感器是指将非电学物理量转换为电学物理量或实现电路通断的元件。
难点分析:1.干簧管:感知磁场的元件,实现电路的通断。
2.光敏电阻:将光学量转换为电学量的元件。
3.热敏电阻和金属热电阻:将热学量转换为电学量的元件。
突破策略1.什么是传感器演示实验1:如图1所示,小盒子的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开关,当把磁铁放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移开,灯泡熄灭。
盒子里有怎样的装置,才能实现这样的控制?打开盒子,用实物投影仪展示盒内的电路图(图2),了解元件“干簧管”的结构。
探明原因:当磁体靠近干簧管时,两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引,电路导通,干簧管起到了开关的作用。
点拨:这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况,感知干簧管周围是否存在着磁场。
演示实验2:教师出示一只音乐茶杯,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?提起茶杯,用手压杯的底部,音乐并没有停止。
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。
总结:现代技术中,我们可以利用一些元件设计电路,它能够感受诸如力、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。
我们把这种元件叫做传感器。
它的优点是:把非电学量转换为电学量以后,就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
实验1中的干簧管是怎样的传感器,实验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器?2、认识一些制作传感器的元器件(1)光敏电阻学生实验1:学生两人一组,用万用电表的欧姆挡测量一只光敏电阻的阻值,实验分别在暗环境和强光照射下进行。
学生总结实验结果:光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小。
传感器及其工作原理知识元常见传感器的工作原理知识讲解传感器的工作原理1.概念: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。
2.组成:一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成。
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。
3.原理:通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
例如,光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号。
4.工作流程:5.类别:最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成,它感受被测量时,直接输出电学量,如热电偶.有的传感器由敏感元件和转换器件组成,设有转换电路,如光电池、光电管等;有的传感器,转换电路不止一个,要经过若干次转换。
6.传感器的分类:目前对传感器尚无一个统一的分类方法,常用的分类方法有两个:(1)按输入量分类,如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时,相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器。
(2)按传感器的工作原理分类,可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等。
7.传感器的元件:制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等。
例题精讲常见传感器的工作原理例1.传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件。
如图所示,乙、丙是两种常见的电容式传感器,现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏),下列实验现象中正确的是()A.当乙传感器接入电路实验时,若F变小,则电流表指针向右偏转B.当乙传感器接入电路实验时,若F变大,则电流表指针向左偏转C.当丙传感器接入电路实验时,若液体深度h变大,则电流表指针向左偏D.当丙传感器接入电路实验时,若液体深度h变小,则电流表指针向左偏例2.关于传感器,下列说法正确的是()A.霍尔元件能把光学量转化为电学量B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C.话筒中的传感器将电信号转化成声音信号D.传感器是把非电信号转换为电信号的主要元件例3.利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工件的输送情况。