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6.1.2 传感器及其工作原理

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2013—2014学年度下学期高二年级物理学科
导学单
（编写： 孟祥森、刘会、邹猛） 课题：6.1.2 传感器及其工作原理 课型：问题拓展课 时间：2014年 月 日 【学习目标】： 1、了解涡流是怎么产生的，了解电磁阻尼和电磁驱动。 2、了解涡流现象的利用和危害。 3、通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用。 【学习重点】：涡流的形成，电磁驱动和电磁阻尼。。 【学习难点】：利用涡流及电磁驱动和电磁阻尼解释相关现象。 问题导学 I、学始于疑—我思考 我收获（学习基础） 1、什么是传感器？ 学习建议：请同学们用3分钟认真思考这些问题，并结合预习中自己的疑问开始下面的探究学习 II、质疑探究—质疑解疑 合作探究（课堂探究开始） 传感器及其工作原理（重、难点） 问题1：请你仔细阅读课本第53页的实验，参照课本图6.1—5所示的实验装置完成实验，写出你所观察到的现象并指出这个实验说明了什么？ 问题2；请你仔细阅读课本第54页的实验，参照课本图6.1-5所示的实验方法完成实验，写出你所观察到的现象并指出这个实验说明了什么？ 问题3：请你推导霍尔元件的电压表达式，并说明霍尔元件的作用。 【针对训练】
如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电
阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【拓展提升】
电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装
置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离
d
以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时

就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的
值，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感
器的作用，下列说法不正确的是( )
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度

III、我的知识网络图—归纳总结 串联整合

学习任务一
2

针对性训练（10分钟）
一、基础巩固题 1．关于光敏电阻，下列说法正确的是（ ） A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性不好 C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性良好 D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好 2．如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（ ） A．电介质进入极板的长度 B．两极板间距 C．两极板正对面积 D．极板所带电量 3．如图所示，Ｒ１、Ｒ２为定值电阻，Ｌ是小灯泡，Ｒ３为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A．电压表的示数增大 B．Ｒ２中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 4．如图所示，Ｒ３是光敏电阻，当开关Ｓ闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻Ｒ３时，则（ ） A．Ｒ３的电阻变小，a点电势高于b点电势 B．Ｒ３的电阻变小，a点电势低于b点电势 C．Ｒ３的电阻变小，a点电势等于b点电势 D．Ｒ３的电阻变大，a点电势低于b点电势 5．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是（ ） A．金属导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 6．如图是观察电阻值随温度变化情况示意图。现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（ ） A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 C．如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显 D．如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显 7、如图是霍尔元件的工作原理示意图，用d表示薄片的厚度，
k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒
定，则可以验证UH随B的变化情况。以下说法中正确的是
（ ）
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变
大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持
水平
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保
持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
二、综合应用题
8、如图所示宽度为d，厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感
应强度为B的匀强磁场中，当有电流I通过金属板时，在金属
板上侧面A和下侧面间产生电势差，这种现象叫霍尔效应，若
金属板内自由电子密度为n，则产生的电势差U＝________。
三、拓展提升题

9、如图，试推导霍尔电压的表达式

课后反思：
R3
R4

R1
R2

d
IB
kUH
3

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常见传感器及工作原理

常见传感器及工作原理

常见传感器及工作原理传感器是现代科技中不可或缺的一部分，它们负责将物理量转换成电信号或其他可以被处理的形式，从而实现对环境变化的感知和监测。

以下是一些常见传感器及其工作原理的介绍。

1. 温度传感器温度传感器是用来测量环境温度的设备。

它们可以基于不同的工作原理来实现。

其中一种常见的工作原理是热敏电阻。

热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定温度。

还有一种常见的工作原理是热电偶。

热电偶利用两种不同金属的热电效应产生电势差，通过测量电势差来确定温度。

2. 湿度传感器湿度传感器用于测量环境的湿度水分含量。

一种常见的湿度传感器是电容式湿度传感器。

它利用物质在不同湿度下的电容变化来测量湿度。

当空气中的湿度增加时，电容值也会增加。

另一种常见的湿度传感器是电阻式湿度传感器。

它利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。

3. 光照传感器光照传感器用于测量环境中的光照强度。

一种常见的光照传感器是光敏电阻。

光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定光照强度。

另一种常见的光照传感器是光电二极管。

光电二极管利用光的能量来产生电流，通过测量电流的变化来确定光照强度。

4. 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度。

一种常见的气体传感器是电化学传感器。

电化学传感器利用气体与电极之间的化学反应来测量气体浓度。

不同的气体会引起不同的化学反应，从而产生不同的电流信号。

另一种常见的气体传感器是光学传感器。

光学传感器利用气体对特定波长的光的吸收程度来测量气体浓度。

5. 压力传感器压力传感器用于测量环境中的压力变化。

一种常见的压力传感器是压阻式传感器。

压阻式传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力变化。

当受到压力时，电阻值会发生变化。

另一种常见的压力传感器是压电传感器。

压电传感器利用压力对压电材料的形变产生电荷来测量压力变化。

以上是一些常见传感器及其工作原理的简介。

传感器的应用范围非常广泛，从工业生产到家庭生活都离不开它们。

高一物理传感器知识点总结

高一物理传感器知识点总结

高一物理传感器知识点总结一、传感器的基本工作原理1. 传感器的基本组成传感器通常由感测元件、信号处理电路、输出电路和外壳等部分组成。

感测元件是传感器的核心部分，它根据测量的物理量不同而有所不同，如温度传感器可采用热电偶、电阻温度计、半导体热敏电阻等感测元件；压力传感器可采用压阻式、电容式、压电式等感测元件。

感测元件感知到的物理量会通过信号处理电路进行放大、滤波和线性化处理，最终输出给用户。

2. 传感器的工作原理传感器的工作原理主要遵循以下两种基本原理：（1）传感器的感测元件受到外界物理量的作用，产生相应的物理量，如电阻、电压、电流等发生变化；（2）感测元件感测到的物理量被转换为电信号，进行放大、滤波和线性化处理，最终输出为可观测的信号。

3. 传感器的分类根据测量的不同物理量，传感器可以分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器、光敏传感器、声音传感器等。

根据感测元件的不同，温度传感器有热电偶、电阻温度计、热电阻、热敏电阻等；压力传感器有电容式、压阻式、压电式等；光敏传感器有光电二极管、光敏电阻等。

二、常见传感器的工作原理和应用1. 温度传感器（1）工作原理：温度传感器是一种测量温度的传感器，它们可以使用热电偶、电阻温度计、半导体热敏电阻等感测元件。

其中，热电偶是利用两种不同金属在不同温度下产生的电动势来测量温度的；电阻温度计则是根据材料的电阻随温度的变化特性来测量温度的；半导体热敏电阻利用半导体的导电性随温度的变化来测量温度。

（2）应用：温度传感器在工业生产和生活中有着广泛的应用。

在工业领域，温度传感器通常用于监测各种设备和工艺的温度，以确保生产过程的正常进行。

在生活中，温度传感器也被广泛应用于家用电器、空调、汽车等领域。

2. 湿度传感器（1）工作原理：湿度传感器是一种测量空气湿度的传感器，它们通常使用湿度敏感材料（如聚合物、电介质等）或电容式传感元件来感知空气中的湿度。

当湿度传感器暴露在潮湿的环境中时，敏感材料的导电性会发生变化，从而测量出空气的湿度。

人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第五章 传感器 2 常见传感器的工作原理及应用

人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第五章 传感器 2 常见传感器的工作原理及应用


2.了解电阻应变片、电容式位移传感器 科学态度与责任：在理解传感器工作原理的
的特性及其在生活生产中的应用。 基础上，知道已学知识在生活、生产、科技
3.会设计简单的有关传感器应用的控制 中的价值，通过自己设计简单的传感器，体
电路。
验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣。
01 要点一 光敏电阻
1.特点：光敏电阻在暗环境中电阻_很__大___，在强光照射下电阻_很__小___。 2.原理：无光照时，载流子_极__少___，导电性能差；随着光照的增强，载流子_增__多___， 导电性变_好___。 3.作用：把_光__照__强__度___这个光学量转换为_电__阻___这个电学量。
规律方法 霍尔电势高低的判断方法 由左手定则判断载流子所受洛伦兹力的方向时，无论载流子带正电荷还是负电荷，四 指都指向电流方向，即正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向；同样，无 论载流子带正电荷还是带负电荷，所受洛伦兹力方向都相同。故可得出结论：如果载 流子带正电荷，则拇指所指的面为高电势面，如果载流子带负电荷，则拇指所指的面 为低电势面。
小 大
D
正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确。
B
[解析] 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，用手掌挡住部分光， 阻值变大，指针偏转角度变小。
02 要点二 金属热电阻和热敏电阻
项目 特点 制作材料 优点 作用
热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度升高而_减__小___ 电阻率随温度升高而_增__大___
04 要点四 其他传感器
1.电容式传感器
（2）应用举例 手机触摸屏——电容式位移传感器。 原理：它可以将_物__体__位__移___这个力学量转换为_电__容___这个电学量。如图所示，当物体 向左运动时，电容_增__大___；当物体向右运动时，电容_减__小___。
传感检测技术及其应用 06

传感检测技术及其应用 06


CB =
b( l − x )
δ ε1
x = C0 − C0 l
其中： 其中：δ1= δ - δ2
x ε1 ε 2 − 1 从而： 从而：C = C 0 − C 0 l δ1 δ 2 + ε1 ε 2
2011年5月23日 16
dC C0 ε 1 ε 2 − 1 灵敏度 S = =− dx l δ1 δ 2 + ε1 ε 2
+ + +
d
A
d
εr
当被测量d、 或 发生变化时 发生变化时， 当被测量 、 A或 ε发生变化时 ， 都会引起电容的变 如果保持其中的两个参数不变， 化 。 如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参 就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。 数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。
2011年5月23日 3
2011年5月23日
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三、调频电路
Cx
C0
1 f = 2π L(C x + C 0 ) f m ∆f = 1 2π L[(C x ± ∆C x ) + C 0 ]
2011年5月23日
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四、运算放大器电路
C0 U sc = −U i Cx
五、电容式传感器特点 1.功率小 阻抗高； 功率小、 1.功率小、阻抗高； 2.静电力小 动态特性好； 静电力小、 2.静电力小、动态特性好； 3.本身发热量小 本身发热量小； 3.本身发热量小； 4.结构简单 结构简单； 4.结构简单； 5.初始电容小 分布电容、寄生电容影响大。 初始电容小， 5.初始电容小，分布电容、寄生电容影响大。
∆C ∆d ∆d 1 + = C0 d0 d0