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1学案1传感器温度传感器和光传感器[学习目标定位]1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．1．用多用电表测电阻时，首先选择挡，然后进行，指针指在表盘的测得的阻值较准确．2．电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为ρ＝RSl.3．平行板电容器的电容C＝εrS4πkd.一、传感器1．定义：把被测的按一定规律转换成与之对应的的器件或装置．2．结构：由元件和电路组成．二、敏感元件的原理敏感元件就其感知外界信息的原理而言，可分为如下几类：1．类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应．2．类：基于化学反应的原理．3．类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．三、温度传感器1．热双金属片温度传感器：针对热双金属片对温度的感知表现为的特性，常常用在装置中．2．热电阻传感器：电阻与温度关系为R＝3．热敏电阻传感器：(1)NTC热敏电阻：温度升高，电阻(2)PTC热敏电阻：温度升高，电阻四、光传感器1．原理：有些金属或半导体材料在电路中受到光照时，产生或，实现信号向信号的转化．2．应用：光电式计、光电式表.一、传感器[问题设计]在现代生活中，我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利，如马路上的路灯夜晚发光白天自动熄灭；当你走近自动门时它会自动打开，当你离开时它会自动关闭；电冰箱启动后，会自动控制压缩机工作，使冰2箱内保持所设定的低温……，这其中的“机关”是什么？[要点提炼]1．各种传感器的作用都是把量转换成量．2．传感器的结构――→非电信息敏感元件―→处理电路――→电信息3．敏感元件能直接感受信息，并把其变换成易于测量的物理量，形成．常见的敏感元件有力敏元件、元件、元件、磁敏元件、气敏元件等．4．处理电路能把微小的信号进行，并除去信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量．二、敏感元件的原理[问题设计]1．如图1所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在Rt上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？图12．如图2所示连接电路．把磁铁靠近或远离干簧管，观察电路中所发生的现象．你认为干簧管起了什么作用？图2[要点提炼]1．热敏电阻是用材料制成的，它具有电阻随灵敏变化的特性，可以实现对的测量．2．干簧管是一种能感知的敏感元件，在电路中的作用就是个的开关．三、温度传感器[问题设计]如图3所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．3图3(1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？[要点提炼]热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差的不同金属片焊接或轧制成一体后组成．它对温度的感知表现为热双金属片的，可以用它控制电路的2．热敏电阻：用材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻3．金属热电阻：金属的电阻率随温度而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成传感器，称为热电阻．4．热敏电阻和金属热电阻都能够把这个热学量转换为这个电学量．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差．四、光传感器1．自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了传感器．2．在环境监测、火灾报警等装置中通常利用工作．3．在工农业生产、交通运输等行业中较多地采用进行转数的测量．一、对传感器的认识例1如图4是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．图4其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况．(1)你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．(2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？二、对热敏电阻的认识及应用例2如图5所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图．4图5(1)为了通过测量得到图示的I－U关系的完整曲线，在图6甲、乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________.(电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω)图6(2)在图丙所示电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为________Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：______________________________________.三、对光传感器的认识及应用例3如图7所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理．图7例4如图8所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图8A．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51．(对传感器的认识)关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器2．(对电容式传感器的认识)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，从而又可推出另一物理量的值．如图9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()图9A．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63．(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)如图10所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()图10A．温度不变，光照增强B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强D．温度升高，光照减弱4．(对光传感器的认识)烟雾散射火灾报警器使用的是()A．光传感器B．温度传感器C．红外传感器D．超场波传感器