遼寧省大連市高中物理 第6章 傳感器 6.1 傳感器及其工作原理課件 新人教版選修3-2.ppt

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1、導入新課,勇氣號火星探測器,我們經(jīng)常會接觸這樣的生活現(xiàn)象：樓梯上的電燈能人來就開，人走就熄。電視、空調(diào)的遙控器能實現(xiàn)遠距離操縱。工業(yè)生產(chǎn)中所用的自動報警器能自動報警。,生活中的這些現(xiàn)象是如何實現(xiàn)的呢？這節(jié)課我們就來解釋其中的奧秘。,第一節(jié)傳感器及其工作原理,（1）知識與技能了解什么是傳感器，知道非電學量轉化為電學量的技術意義。認識一些制作傳感器的元器件，知道這些傳感器的工作原理。,教學目標,（2）過程與方法通過對實驗的觀察、思考和探究，讓學生了解傳感器、熟悉傳感器工作原理。經(jīng)歷科學探究過程，學習科學研究方法。培養(yǎng)學生的觀察能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力。,（3）情感態(tài)度與價值觀體會傳感器在生活、

2、生產(chǎn)、科技領域的種種益處，激發(fā)學生的學習興趣。拓展學生的知識視野，并加強物理與STS的聯(lián)系。通過動手實驗，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、團隊合作精神和創(chuàng)新意識。,教學重點：知道非電學量轉換成電學量的技術意義。通過實驗，知道常見傳感器的工作原理。教學難點：傳感器的工作原理，傳感器的實際應用。,教學重、難點,本節(jié)導航,1.什么是傳感器2.光敏電阻3.熱敏電阻和金屬熱電阻4.霍爾元件,1.什么是傳感器,演示實驗1,過程：如圖1所示，小盒子的側面露出一個小燈泡，盒外沒有開關，當把磁鐵放到盒子上面，燈泡就會發(fā)光，把磁鐵移開，燈泡熄滅。問題：盒子里有怎樣的裝置，才能實現(xiàn)這樣的控制？猜測：盒子里有彈性鐵質(zhì)開關

3、。,圖1,圖2,探究：打開盒子，用實物投影儀展示盒內(nèi)的電路圖2，了解“干簧管”元件的結構。當磁體靠近干簧管時，兩個由軟磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，電路導通，干簧管起到了開關的作用。,干簧管：一種能感知磁場的傳感器,傳感器離我們并不遙遠，隨著自動控制系統(tǒng)的普及，傳感器已經(jīng)走進了我們的生活。以家用光聲控延時開關為例，如圖所示，樓道里的自控照明路燈有哪些自動控制功能？,光聲控延時開關電路圖,演示：光聲控延時開關電路的功能在光照情況下，聲音不能控制電燈點亮。關閉教室內(nèi)的光源或其它方法降低光照，聲音能“打開”電燈，并延時幾秒后熄滅。用物體遮擋光眼處，在光照情況下聲音能控制電燈。,猜想：通過上述現(xiàn)

4、象，你能猜出光聲控延時開關里有什么功能性元件嗎？展示：光聲控延時開關的內(nèi)部結構如圖所示，對照主要元件介紹原理圖。,,討論與交流,人體對外界的感覺可分為哪幾種？分別由什么器官承擔？,,視覺,眼睛,聽覺,耳朵,味覺,舌頭,嗅覺,鼻子,觸覺,皮膚,定義：能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉換成可用輸出信息的器件或裝置。,傳感器,分類：（按感受信息的學科特點不同）物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器一般來說，用于完成視覺、聽覺、觸覺功能的傳感器其接受的是光、聲波、壓力等的物理信息稱物理傳感器；代替嗅覺、味覺功能的傳感器，則稱化學傳感器或生物傳感器。,工作原理：,傳感器：

5、非電學量傳感器電學量,2.光敏電阻,實驗：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測量一只光敏電阻的阻值，實驗分別在暗環(huán)境和強光照射下進行。實驗結果：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強光照射下電阻值很小總結：光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。,光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性變好。,分析,光敏電阻實物圖,特性,光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨著光照強度的增大電阻值______。,減小,材料,制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘。,結構,

6、絕緣基板、光敏材料層、電極、引線,原理,光照增強，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加，材料的電阻率減小。,光敏傳感器部件,光照越強，電阻越小,光信息,電信息,,3.熱敏電阻和金屬熱電阻,實驗1：如圖所示，AB間接有一段鎢絲（從舊日光燈管中取出），閉合開關，燈泡正常發(fā)光，當用打火機給鎢絲加熱時，燈泡亮度明顯變暗。,探究：鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大?？偨Y：用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。如前面已經(jīng)學過的用金屬鉑可制作精密的電阻溫度計。,實驗2：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測一只熱敏電阻的阻值。第一次直接測量，第二次用手心捂住熱敏電阻再測量，記錄兩次測得的電阻值。探究：熱敏

7、電阻的阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯?？偨Y：半導體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器。,特性,溫度高低，電阻的大小，靈敏度高，溫度系數(shù)34%，比金屬大一個數(shù)量級。,材料,NTC型（負溫度系數(shù)）氧化錳和氧化銅混合燒結。PTC型（正溫度系數(shù)）鈦酸鋇為主要材料。,原理,溫度升高，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加，材料的電阻率減小。,結構,熱敏材料、電極、引線、外防護層。,4.霍爾元件,特性,材料,磁感應強度B的大小和方向，霍爾電壓UH的大小和方向。,硅、鍺、砷化銦。,結構,原理,霍爾效應UH=KHBI,材料薄片、電極、引線、外封裝。,一個霍爾元件的d和k為定值,再保持I恒定

8、,則UK的變化就與B成正比。,把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量。,工作原理圖,課堂小結,1.干簧管是一種能感知磁場的傳感器2.能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉換成可用輸出信息的器件或裝置。3.光敏電阻電阻的大小隨著光照強度的增大電阻值減小。,課堂練習,1.如圖所示，將萬用表的選擇開關置于“歐姆檔”，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間若往Rt上擦一些酒精，表針將向（填“左”或“右”移動）；若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將向（填“左”或“右”移動）。,右,左,2.如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖

9、，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是（）A.當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次,AC,教材習題答案,1.解答：甲圖中，當待測物體位移變化時，軟鐵芯2、3間的空氣間隙變化，線圈4的電感值發(fā)生變化。這一變化通過轉換電路轉換為電路中輸出電流的變化，這樣電流的變化就與位移的變化建立起對應關系，電流的變化量就反映出被測物體位移的變化量。乙圖中被測物體位移變化，帶動軟鐵芯2在線圈中運動，線圈的電感值將變化，這一變化通過轉換電路和檢測電路輸出電流，就得到被測物體位移的變化。,