选择性必修 第二册 第2节 常见传感器的工作原理及应用 课件(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 选择性必修 第二册 第2节 常见传感器的工作原理及应用 课件(共24张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 43.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-06 23:35:18 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
复习：传感器是什么？
能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的仪器。
第2节 常见传感器的工作原理及应用
温度传感器
光传感器
火警报警器
力传感器
常见传感器
什么材料对这些信号敏感呢？
第2节 常见传感器的工作原理及应用
硫化镉
光敏电阻
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
1.材料：硫化镉
光信号转化为电信号
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
2.结论：光强，电阻小
光弱，电阻大
3.作用：
例1.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
A
R1
R2
信号处理系统
BD
例2：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
ABC
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
半导体材料对温度更敏感。
空穴
自由电子
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
温度提高，一些电子挣脱原子核的束缚变为自由电子。
为什么半导体材料对温度更敏感？
而电子原来的位置就变为空穴，这些空穴相当于带正电荷的粒子
一旦半导体接进电路，形成电场，自由电子沿着空穴前进，相当于正负电荷都在移动形成电流
温度越高，挣脱的自由电子就越多，导电能力越强。
E
金属电阻
（2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而______，具有正温度系数
（1）材料：用金属做成
R
T
O
金属R-T关系示意图
增大
热敏电阻
(1)材料：半导体
(2)特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数
减小
R
T
0
热敏R-T关系示意图
半导体材料对温度更敏感
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
热信号转化为电信号
2.作用：
例3：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A. I 变大，U 变大
B. I 变小，U 变小
C. I 变小，U 变大
D. I 变大，U 变小
B
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
三、力敏电阻：
1.材料：
金属导体
形状改变从而电阻改变
半 导 体
半导体材料的压阻效应。
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
三、力敏电阻：
1.材料：
金属导体
形状改变从而电阻改变
半 导 体
半导体材料的压阻效应。
2.应用：电子秤
压力传感器
磅体
接线管
仪表盘
b
d
B
I
例4.有电流 I 流过长方体金属块，金属块高度为d，宽为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场由前向后穿过金属，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
-
-
-
f洛
f洛
f洛
qE
qE
qE
答：下表面电势高
V
磁场穿过导体的厚度
1.材料：半导体(如砷化铟)
2.霍尔电压:
将B转化为U
四、磁敏电阻：
霍尔元件
3.作用:
思考：能将物体的微小位移也转化为电压信号吗？
五、电容传感器：
（1）
（2）
（3）
（4）
定片
动片
θ
电介质
金属芯线
导电液体
待测压力F
固定电极
可动电极
x
极板
极板
电介质
力学量
电学量
测量 的传感器。
角度θ
测量 的传感器。
液面高度h
测量 的传感器
压力F
测量 的传感器
位移X
五、电容传感器：
例5．传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（ ）
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．当F向上压膜片电极时，电容将增大
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
待测压力F
固定电极
膜片电极
BC
来自BBC的报道，日本大阪大学科学家Hiroshi Ishiguru教授日前发明出一种完全具有人类女性外貌的机器人——“ Repliee Q1”。“她”能眨眼，说话，做手势，甚至呼吸！皮肤则由类似人类皮肤的硅化物覆盖。
传感器就是人工智能机器人的眼睛、鼻子、耳朵舌头等五官。
甚至能拥有一些人类没有的器官。
传感器的应用——人工智能机器人
复习：传感器是什么？
能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的仪器。
第2节 常见传感器的工作原理及应用
温度传感器
光传感器
火警报警器
力传感器
常见传感器
什么材料对这些信号敏感呢？
第2节 常见传感器的工作原理及应用
硫化镉
光敏电阻
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
1.材料：硫化镉
光信号转化为电信号
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
2.结论：光强，电阻小
光弱，电阻大
3.作用：
例1.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
A
R1
R2
信号处理系统
BD
例2：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
ABC
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
半导体材料对温度更敏感。
空穴
自由电子
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
温度提高，一些电子挣脱原子核的束缚变为自由电子。
为什么半导体材料对温度更敏感？
而电子原来的位置就变为空穴，这些空穴相当于带正电荷的粒子
一旦半导体接进电路，形成电场，自由电子沿着空穴前进，相当于正负电荷都在移动形成电流
温度越高，挣脱的自由电子就越多，导电能力越强。
E
金属电阻
（2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而______，具有正温度系数
（1）材料：用金属做成
R
T
O
金属R-T关系示意图
增大
热敏电阻
(1)材料：半导体
(2)特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数
减小
R
T
0
热敏R-T关系示意图
半导体材料对温度更敏感
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
1.材料：
金属导体
电阻率随温度的升高而增大。
半 导 体
电阻率随温度的升高而降低。
热信号转化为电信号
2.作用：
例3：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A. I 变大，U 变大
B. I 变小，U 变小
C. I 变小，U 变大
D. I 变大，U 变小
B
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
三、力敏电阻：
1.材料：
金属导体
形状改变从而电阻改变
半 导 体
半导体材料的压阻效应。
一、光敏电阻：
第2节 常见传感器的工作原理及应用
二、热敏电阻：
三、力敏电阻：
1.材料：
金属导体
形状改变从而电阻改变
半 导 体
半导体材料的压阻效应。
2.应用：电子秤
压力传感器
磅体
接线管
仪表盘
b
d
B
I
例4.有电流 I 流过长方体金属块，金属块高度为d，宽为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场由前向后穿过金属，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
-
-
-
f洛
f洛
f洛
qE
qE
qE
答：下表面电势高
V
磁场穿过导体的厚度
1.材料：半导体(如砷化铟)
2.霍尔电压:
将B转化为U
四、磁敏电阻：
霍尔元件
3.作用:
思考：能将物体的微小位移也转化为电压信号吗？
五、电容传感器：
（1）
（2）
（3）
（4）
定片
动片
θ
电介质
金属芯线
导电液体
待测压力F
固定电极
可动电极
x
极板
极板
电介质
力学量
电学量
测量 的传感器。
角度θ
测量 的传感器。
液面高度h
测量 的传感器
压力F
测量 的传感器
位移X
五、电容传感器：
例5．传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（ ）
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．当F向上压膜片电极时，电容将增大
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
待测压力F
固定电极
膜片电极
BC
来自BBC的报道，日本大阪大学科学家Hiroshi Ishiguru教授日前发明出一种完全具有人类女性外貌的机器人——“ Repliee Q1”。“她”能眨眼，说话，做手势，甚至呼吸！皮肤则由类似人类皮肤的硅化物覆盖。
传感器就是人工智能机器人的眼睛、鼻子、耳朵舌头等五官。
甚至能拥有一些人类没有的器官。
传感器的应用——人工智能机器人