【高中物理】传感器 2022-2023学年高二物理同步课件（人教版2019选择性必修第二册）.pptx
第五章 传感器5.1 认识传感器认识传感器5.2 传感器的工作原理及应用传感器的工作原理及应用传感器的种类及工作原理传感器的种类及工作原理传感器的应用传感器的应用 考点简介【实验导入实验导入】干簧管干簧管干簧管是一种能够感知磁场的传感器。它把磁场的有无转换为电路的通断，那么干簧管是一种能够感知磁场的传感器。它把磁场的有无转换为电路的通断，那么到底什么是传感器？到底什么是传感器？一、认识传感器请自读课本请自读课本89-90页页“神奇的传感器神奇的传感器”，思考下列问题：，思考下列问题：1、课本中介绍了哪几个生活中的实例？他们分别是把什么物理量转化为什么物理量、课本中介绍了哪几个生活中的实例？他们分别是把什么物理量转化为什么物理量？2、什么是传感器？、什么是传感器？“声控光控”开关自动门“便携式酒精检测仪”声音或光信号声音或光信号转换为转换为电信号电信号光或压力信号光或压力信号转换为转换为电信号电信号化学成分的浓度化学成分的浓度转换为转换为电信号电信号人的感觉器官和传感器类比人的感觉器官和传感器类比1、传感器是能够感知诸传感器是能够感知诸非电学量非电学量如如力、温度、光、声、化学成分力、温度、光、声、化学成分等，并把它们按等，并把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，如照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，如电压、电流电压、电流等等电学量电学量，或，或电路的通断电路的通断等等。这些输出信号是非常微弱的这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后通常要经过放大后,再送给控制系统产再送给控制系统产生各种控制动作。生各种控制动作。2 2、传感器传感器的的作用：作用：将将非电学量非电学量转换为转换为电学量电学量，可以方便地实现测量、传输、处理，可以方便地实现测量、传输、处理和控制。和控制。一、认识传感器二、传感器的组成与应用模式请自读课本请自读课本92页页“传感器的传感器的组成与应用模式组成与应用模式”，思考：，思考：传感器由哪两部分组成？传感器应用的一般模式是什么？1.传感器的基本组成部分：l敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。l转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。2.传感器应用的一般模式-感、传、用三、传感器的种类及工作原理1.根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；根根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。电式、磁电式等传感器。利用温度传感器制成的电子体温计利用压力传感器制成的电子秤利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪手机里的传感器手机里的传感器机器人机器人 话筒话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗?敏感元件振动膜片转换元件固定电极转换电路电阻电源三、传感器的种类及工作原理2.常见敏感元件及特性常见敏感元件及特性(1)光敏电阻光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照光照增强增强电阻电阻减小减小,光照光照减弱减弱电阻电阻增大增大。光电计数器温度计(2)热敏电阻热敏电阻和和金属热电阻金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大金属热电阻的电阻率随温度升高而增大,热敏电阻的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。阻值随温度升高而减小。(3)(3)电容器电容器:平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为电容变化。例如以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为电容变化。例如,当极板受力时会当极板受力时会改变极板间距改变极板间距,从而引起电容变化。从而引起电容变化。二、传感器的种类及工作原理电容决定式电容决定式二、传感器的种类及工作原理(4)(4)霍尔元件霍尔元件:能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件。能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件。当当电场力增大电场力增大到与到与洛伦兹力洛伦兹力相等相等时时，内外侧端面间就形成一，内外侧端面间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压U UH H。这种现象称。这种现象称为为霍尔效应霍尔效应，这个电压叫做，这个电压叫做霍尔电压霍尔电压b b例例1 1、如图如图所示所示,一火警报警器的部分电路示意图。其中一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数热敏材为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器料制成的传感器,电流表为值班室的显示器电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器之间接报警器。当传感器R2所在处出现所在处出现火情时火情时,显示器的电流显示器的电流I、报警器两端的电压、报警器两端的电压U的变化情况是的变化情况是()A.I变大变大,U变大变大 B.I变大变大,U变小变小 C.I变小变小,U变大变大 D.I变小变小,U变小变小D【课堂检测】【解析】:R2所在处出现火情时,温度升高,则R2的阻值减小。R2R总I干U1U3I,故显示器的电流I变小,由U=E-I干r,I干变大,知U变小,故选项D正确。例例2 2、（多选）、（多选）如如图所示图所示,某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R R1 1为光为光敏电阻敏电阻,R R2 2为定值电阻为定值电阻,A A、B B接监控装置。则接监控装置。则()A.A.当有人通过而遮蔽光线时当有人通过而遮蔽光线时,A A、B B之间电压升高之间电压升高B.B.当有人通过而遮蔽光线时当有人通过而遮蔽光线时,A A、B B之间电压降低之间电压降低C.C.当仅增大当仅增大R R2 2的阻值时的阻值时,可增大可增大A A、B B之间的电压之间的电压D.D.当仅减小当仅减小R R2 2的阻值时的阻值时,可增大可增大A A、B B之间的电压之间的电压BC【课堂检测】【解析】【解析】:R1是光敏电阻是光敏电阻,有光照射时有光照射时,阻值变小阻值变小,当有人通过而遮蔽光线时当有人通过而遮蔽光线时,R1的阻值变大的阻值变大,回路中的电回路中的电流流I减小减小,A、B间的电压间的电压U=IR2减小减小,故故A错误错误,B正确正确;由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得:U=E-I(R1+r),当仅增大当仅增大R2的阻值时的阻值时,电路中的电流减小电路中的电流减小,A、B间的电压间的电压U增大增大,故故C正确正确;当仅减小当仅减小R2的阻值时的阻值时,电路中的电流增电路中的电流增大大,A、B间的电压间的电压U减小减小,故故D错误。故应选错误。故应选BC。（2023太原一模）太原一模）.图甲所示的是由导电的多晶硅制成的电容加速度传感器。图图甲所示的是由导电的多晶硅制成的电容加速度传感器。图乙是其原理图，传感器可以看成由两个电容乙是其原理图，传感器可以看成由两个电容C1、C2组成，当传感器有沿着箭头方组成，当传感器有沿着箭头方向的加速度时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变。下列对这个传感器描述正向的加速度时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变。下列对这个传感器描述正确的是（确的是（）A.匀速向上运动时，匀速向上运动时，C1减小，减小，C2增加增加B.保持加速度恒定向上运动时，保持加速度恒定向上运动时，C1减小，减小，C2增加增加C.由静止突然加速向上运动时，由静止突然加速向上运动时，C1减小，减小，C2增加增加D.正在匀速向上运动的传感器突然停止运动时，正在匀速向上运动的传感器突然停止运动时，C1减小，减小，C2增加增加C
