6.1 传感器及其工作原理
【知识要点】
1. 传感器：能够感受诸如 等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为 、 等电学量，或转换为 的通断。
2. 制作传感器一些元器件：
⑴光敏电阻：光照 ，电阻 ，可以把 这个光学量转换为 这个电学量。
⑵金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而 ；用半导体材料制作的热敏电阻的电阻率随温度升高而 。热敏电阻和金属热电阻能够把 这个热学量转换为 这个电学量。
⑶霍尔元件：能够把 这个磁学量转换为 这个电学量。
【典型例题】
例1、如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容变化。如果将这个电容式传感器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么( )
A.当F向上压膜片电极时，电容将变小。
B.当F向上压膜片电极时，电容将变大。
C.若电流计有示数，则压力F发生变化。
D.若电流计有示数，则压力F不发生变化。
例2.在自动恒温箱中，某种半导体材料的电阻率ρ与温度t的关系如图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功勇，下列判断正确的是
⑴通电前材料温度低于t1，通电后，电压保持不变，它的功率( )
A.先增大后减小 B.先减小后增大
C.达到某一湿度后功率不变 D.功率一直在变化
⑵当其产生的热量跟散失的热量相等时，温度保持在( )
A.t1 B.t2 C.t1至t2间某值 D.大于t2的某值
例3.传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各个领域。如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是( )
例4.2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用。在下列有关其他电阻应用的方法中，错误的是( )
A.电阻丝可应于电热设备中 B.光敏电阻是一种光电传感器
C.热敏电阻可应用于温度测控装置中D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
【课堂检测】
1.关于干簧管，下列说法正确的是( )
A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C.干簧管接入电路中相当于开关的作用D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的
2.图为光敏光阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻。对此计数器的工作原理，有以下说法正确的是( )：
A. 当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压；
B. 当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压；
C. 信号处理系统每获得高电压就计数一次；
D. 信号处理系统每获得低电压就计数一次，其中
3.图为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱的原理简图，箱内的电阻R1=20kΩ、R2=10kΩ、R3=40kΩ。R4为热敏电阻，它的电阻随温度变化的曲线如图所示。当a、b端电压Uab≤0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度可保持在( )
A.10℃ B.20℃ C.35℃ D.45℃
4.如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，甲为固定的导体芯，乙为导体芯外面的一层绝缘物质，丙为导电液体。把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h的变化为
A.正在增大
B.正在减小
C.不变
D.无法确定
第一节：传感器及其工作原理同步练习
1、下列说法正确的是 （ ABD ）
A、传感器担负着信息采集的任务
B、干簧管是一种磁传感器
C、传感器不是电视摇控接收器的主要元件
D、传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具
2、用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是 (AD)
A、测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大
B、测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小
C、测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大
D、测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小
3、利用半导体材料可制成哪些电子元件 ( ABC)
A、热敏电阻
B、光敏电阻
C、晶体管
D、标准电阻
4、如图所示为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是 （ BD ）
A、图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的
B、图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的
C、图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D、图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
5、如图所示，某半导体热敏电阻的I－U图线可能是 （ D ）
6、金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图中可能表示金属铂电阻的U－I图线是 （ A ）
7.下列说法正确的是 （ CD ）
A、金属导体的电阻率随温度增加而减小
B、半导体的电阻率随温度增加而增大
C、用半导体制成的热敏电阻，可以作为测温元件
D、用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用
8、关于热敏电阻以下说法中正确的是 （ BD ）
A、热敏电阻的阻值随温度升高而增大
B、热敏电阻的阻值随温度升高而减小
C、热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化
D、热敏电阻可以用金属氧化物制作
9、一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而＿＿＿＿＿．由于它对光照较敏感，所以可以作＿＿＿＿＿传感器．(减小，光电)
10、试推导霍尔电压的表达式UB＝kIN/d
设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平
均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电
流方向导体板的横向宽度为a，则电流的微观表达式为
①
载流子在磁场中受到的洛伦兹力
载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差
载流子受到的电场力为
当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即 ②
由①②式得 ③
式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。
令
则上式可写为 ④
