人教版高二物理选修3-2第六章第一节《传感器及工作原理》(共20张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-2第六章第一节《传感器及工作原理》(共20张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-30 08:21:47 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
玉兔号月球车
2013年12月2日1时30分，中国在西昌卫星发射中心成功将由着陆器和“玉兔号”月球车组成的嫦娥三号探测器送入轨道。2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。12月15日23时45分完成玉兔号围绕嫦娥三号旋转拍照，并传回照片。
第六章 传感器
列举生活中的一些自动控制实例，
遥控器控制电视开关
日光控制路灯的开关
声音强弱控制走廊照明灯开关等
自动门等
6.1 传感器及其工作原理
知识目标
1.干簧管为例说明什么是传感器？传感器的作用是什么？
2.光敏电阻的电阻率与什么有关？光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
3.金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？
4.霍尔元件能够将什么量转化为什么量？推导霍尔电压的公式
5.书后练习1、2
一、什么是传感器
阅读教材P52 1、 2、3段，思考问题：
（1）什么是传感器？
（2）传感器的作用是什么？
（1）传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
（2）传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
非电学量→传感器→电学量
干簧管：是一种能够感知磁场的传感器
阅读教材P53的内容，思考问题：
（1）光敏电阻的电阻率与什么有关？
（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？
（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。
（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
二、光敏电阻
三．热敏电阻和金属热电阻
阅读教材54页有关内容，思考问题：
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？
（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？
（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。
金属导体的导电性能随温度升高而降低
半导体材料的导电性能随温度升高而变好
（2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。
（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量(温度)转化为电阻这个电学量。
电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。
插入电介质，电容增大
四．霍尔元件
一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持 I 不变，则 UH 的变化就与 B 成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
推导霍尔电压的公式
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
小 结
1．制作传感器需要的敏感元件有
光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。
2．光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
3．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；金属热电阻的阻值随温度的升高而增大。热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
4．霍尔元件的霍尔电压公式为：
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
5．电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量
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记数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
A C
例2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
A C
例3、 如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
下表面
玉兔号月球车
2013年12月2日1时30分，中国在西昌卫星发射中心成功将由着陆器和“玉兔号”月球车组成的嫦娥三号探测器送入轨道。2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。12月15日23时45分完成玉兔号围绕嫦娥三号旋转拍照，并传回照片。
第六章 传感器
列举生活中的一些自动控制实例，
遥控器控制电视开关
日光控制路灯的开关
声音强弱控制走廊照明灯开关等
自动门等
6.1 传感器及其工作原理
知识目标
1.干簧管为例说明什么是传感器？传感器的作用是什么？
2.光敏电阻的电阻率与什么有关？光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
3.金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？
4.霍尔元件能够将什么量转化为什么量？推导霍尔电压的公式
5.书后练习1、2
一、什么是传感器
阅读教材P52 1、 2、3段，思考问题：
（1）什么是传感器？
（2）传感器的作用是什么？
（1）传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
（2）传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
非电学量→传感器→电学量
干簧管：是一种能够感知磁场的传感器
阅读教材P53的内容，思考问题：
（1）光敏电阻的电阻率与什么有关？
（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？
（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。
（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
二、光敏电阻
三．热敏电阻和金属热电阻
阅读教材54页有关内容，思考问题：
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？
（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？
（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。
金属导体的导电性能随温度升高而降低
半导体材料的导电性能随温度升高而变好
（2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。
（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量(温度)转化为电阻这个电学量。
电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。
插入电介质，电容增大
四．霍尔元件
一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持 I 不变，则 UH 的变化就与 B 成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
推导霍尔电压的公式
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
小 结
1．制作传感器需要的敏感元件有
光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。
2．光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
3．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；金属热电阻的阻值随温度的升高而增大。热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
4．霍尔元件的霍尔电压公式为：
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
5．电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量
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记数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
A C
例2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
A C
例3、 如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
下表面