江苏省溧阳中学高二物理
第六章 传感器
第一节 传感器及其工作原理 编者:杨福松
【学习目标】
1.知道什么是传感器，理解各类传感器的工作原理 2.知道光敏电阻特点及作用
3.掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别 4.理解霍尔元件的原理及作用
5.会用得各类元件(热敏电阻、光敏电阻、霍尔元件等)设计简单的控制电路 【要点导学】 一.传感器
1.干簧管结构：它只是玻璃管内封入的的两个＿＿＿＿＿＿＿制成的簧片．
2.作用：在电路中起到＿＿＿＿＿＿＿的作用，它是一种能够＿＿＿＿＿＿＿的传感器． 3.传感器作用：它是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等＿＿＿＿＿＿＿按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等＿＿＿＿＿＿＿，或转换为＿＿＿＿＿＿＿的一类元件．
4.分类：常见的传感器有色标传感器、温度传感器、＿＿＿＿＿＿＿、电容式位移传感器、电感式位移传感器等等． 二.光敏电阻
1.构造及特点：光敏电阻是用＿＿＿＿＿＿＿制成的，硫化镉就是一种＿＿＿＿＿＿＿． 其特点是电阻率随光照强度的增大而＿＿＿＿＿＿＿，原因是：无光照射，载流子＿＿＿＿＿＿＿，导电性＿＿＿＿＿＿＿．
2.作用：光敏电阻能够把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿． 三.热敏电阻和金属热电阻
1.热电阻：金属的电阻率随温度的升高而＿＿＿＿＿＿＿，用多金属做成的传感器称为热电阻．其特点是＿＿＿＿＿＿＿、测温范围＿＿＿＿＿＿＿，但＿＿＿＿＿＿＿较差． 2.热敏电阻：半导体材料的导电能力随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，电阻率随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，用＿＿＿＿＿＿＿做成的传感器称为热敏电阻，热敏电阻也可以用＿＿＿＿＿＿＿制成．其特点是灵敏度＿＿＿＿＿＿＿．
3.二者的作用：二者都能把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿． 四.霍尔元件
1.构造（如图6-1-1所示）：在很小的矩形＿＿＿＿＿＿＿薄片上，制作四个电极，就成为一个霍尔元件．霍尔电压：①形成过程：＿＿＿＿＿＿＿．②表达式UH=＿＿＿＿＿＿＿，式中d为，k为＿＿＿＿＿＿＿，其大小与＿＿＿＿＿＿＿有关．
2.作用：用霍尔元件能够把＿＿＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿＿.
图6-1-1
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【典型例题】
【例1】如图6-1-3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 图6-1-3 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【例2】传感器是一种采集信息的重要器件。如图6-1-4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时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，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
图6-1-4 D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
【例3】如图6-1-5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
图6-1-5 C．I变小，U变大 D．I变大，U变小
【例4】演示位移传感器的工作原理如图6-1-6所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x．假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C．物体M不动时，电路中没有电流 D．物体M不动时，电压表没有示数 图6-1-6
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【分层练习】 班级 姓名 学号 ( )1.下列说法正确的是
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.如图6-1-7为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是 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
( )3.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
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 ( )4.利用半导体材料可制成哪些电子元件 A.热敏电阻 B.光敏电阻 C.晶体管 D.标准电阻
( ) 5.如图6-1-8所示，某半导体热敏电阻的I－U图线可能是
( )6.金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图6-1-9中可能表示金属铂电阻的U－I图线是
( )7.下列说法正确的是
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
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( )8.关于热敏电阻以下说法中正确的是
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．
10.在自动恒温装置中，某半导体材料的电阻率随温度的变化如图6-1-10所示，这种材料具有发热和控温双重功能．回答下列问题： （1）通电后，其电功率( )
A.先增大后减小 B.先减小后增大 C.一直不变 D.无法确定
(2)当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在( )
A. t1 B. t2 C. t1至t2的某一值上 D.大于t2的某一值上
11.按图6-1-11连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是＿＿＿＿＿；用电吹风对热敏电阻吹一会，会发现小灯泡＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿；停止吹风，会发现＿＿＿＿＿；把热敏电阻放入冷水中会发现＿＿＿＿＿． 图6-1-11 12．温度传感器广泛用于室内空调．电冰箱和微波
炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度而变化的特性工作的，在图6-1-12中，电源的电动势E=9.0V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值与温度的变化关系如图的R-t图线所示，闭合开关，当R的温度等于200C时，电流表示数I1=2 mA．当电流表的示数I2=3.6 mA时，热敏电阻R的温度是多少?
家长评价： ﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ 家长签名： -4-