光傳感器和溫度傳感器

1、第1節(jié)　傳感器 第2節(jié)　溫度傳感器和光傳感器,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動講練,,課前自主學(xué)案,,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第2節(jié),,,課標(biāo)定位,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道傳感器的概念、結(jié)構(gòu)及工作原理．2．了解傳感器的分類情況及熱敏電阻的特性．3．知道溫度傳感器的原理，了解溫度傳感器在生活中的應(yīng)用．4．知道光電傳感器的原理，了解光電傳感器在生活中的應(yīng)用．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.傳感器的基本原理及其構(gòu)造．2．利用實(shí)驗(yàn)研究熱

2、敏電阻的溫度特性曲線,自主生疑,一、傳感器1．概念：傳感器通常是把被測的_____信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的___信息的器件或裝置．2．結(jié)構(gòu)：一般由_________和_________組成，如圖3－1－1所示．,(1)敏感元件能直接感受非電信息，并將這些信息變換成_________的物理量，形成電信號．(2)處理電路能把微小的信號進(jìn)行_____，并除去干擾信號，使敏感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)變成便于顯示、記錄、處理和控制的___

3、____二、敏感元件的原理1．敏感元件就其感知外界信息的原理可分為三類：(1)______ 類；(2)______類；(3)______ 類．2．由教材P61～62的實(shí)驗(yàn)探究可知：熱敏電阻用_________材料制成，具有電阻隨_____靈敏變化的特性，可以實(shí)現(xiàn)對溫度的測量．,3．干簧管是一種能感知_____的敏感元件，它由密封在玻璃管內(nèi)的兩個___________構(gòu)成，兩個簧片相互交疊但其間保持一個縫隙，簧片在磁場作用下會磁化

4、為異名磁極相對的磁鐵，當(dāng)磁力大于簧片的彈力時(shí)兩者緊密地接觸．三、溫度傳感器1．熱雙金屬片溫度傳感器將兩種__________相差較大的不同金屬片焊接或軋制為一體后，溫度升高時(shí)，由于兩面金屬膨脹程度______，雙金屬片就會________,2．熱電阻傳感器(1)定義：用金屬絲制作的____電阻叫做熱電阻．(2)金屬的電阻R與溫度t的關(guān)系是：R＝R0(1＋θt)．(3)作用：測___和測_____3．熱敏電阻傳感器熱敏電阻

5、是用_______材料制成的，其電阻值隨溫度變化明顯，NTC熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù))的阻值，隨溫度升高而____，PTC熱敏電阻的阻值隨溫度升高而______,四、光傳感器1．定義：光電傳感器是一種能夠感受________，并按照一定規(guī)律把_______轉(zhuǎn)換成________的器件或裝置．2．應(yīng)用：(1)光電式煙塵濃度計(jì)．(2)光電式轉(zhuǎn)速表．,二、互動解疑,一、傳感器的工作原理1．傳感器傳感器能夠感受諸如位移、力、溫度、光、

6、聲、化學(xué)成分等非電信息，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電阻等電信息，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷．傳感器是通過測量外界的物理量、化學(xué)量或生物量來捕捉和識別信息，并將被測量的非電信息轉(zhuǎn)換成電信息的裝置．,2．傳感器的基本原理傳感器感受的通常是非電信息，而它輸出的通常是電信息，不過這些輸出信號往往是非常微弱的，一般需要經(jīng)過放大后，再輸送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作．其工作過程可由圖3－1－2表示．,(1)非電信息：如位移、力、溫度、光、聲

7、、化學(xué)成分、濃度、酸堿度等．(2)敏感元件：是傳感器的核心，相當(dāng)于人的感覺器官，能直接感受被測量的非電信息并將其轉(zhuǎn)換成與被測量的非電信息有一定關(guān)系的易于測量的物理量．(3)轉(zhuǎn)換元件：通常不能直接感受被測量的非電信息，而是將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換為電信號輸出．(4)轉(zhuǎn)換電路：將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電信息．(5)電信息：如電壓、電流、電阻等．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)(2011年陜西榆林高二檢測)關(guān)于傳感

8、器及其作用，下列說法中正確的是(　　)A．傳感器一般是把非電信息轉(zhuǎn)換為電信息B．傳感器一定是把非電信息轉(zhuǎn)換為電路的通斷C．傳感器把非電信息轉(zhuǎn)換為電信息是為了方便進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制D．電磁感應(yīng)是把磁信息轉(zhuǎn)換為電信息，所以利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作的動圈式話筒也是傳感器,解析：選ACD.根據(jù)傳感器的概念和工作原理可以判斷A、C正確．B選項(xiàng)中不一定把非電信息轉(zhuǎn)化為電路的通斷，還有其他的表現(xiàn)形式，故B錯．動圈式話筒利用電磁感應(yīng)將聲音轉(zhuǎn)

9、化為電流，是傳感器，D正確．,二、探究熱敏電阻的溫度特性曲線1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)用萬用電表的電阻擋直接測量熱敏電阻隨溫度的變化特性，方法簡便，誤差大．(2)伏安法測量熱敏電阻的溫度特性曲線．2．采用伏安法測量(1)器材：電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、固定電阻、熱敏電阻、開關(guān)和導(dǎo)線若干；溫度計(jì)、水槽、電加熱裝置和開水冷水各一份．(2)原理：采用水浴法改變熱敏電阻的溫度(如圖3－1－3)用伏安法測量電阻(如圖3－1－4),(3

10、)測量步驟：將熱敏電阻用塑料薄膜包裹一層，防止水浴時(shí)電阻的引線與水接觸，連接好如圖3－1－4所示電路．將水槽里的水兌成10℃，將熱敏電阻放入水中，稍等片刻，閉合開關(guān)，讀出電壓表、電流表、溫度計(jì)的示數(shù)．將水溫兌成20℃、30℃、40℃、50℃…90℃，各測量一次，計(jì)算出各溫度下對應(yīng)的電阻．(4)設(shè)計(jì)表格，將上述方法取得的數(shù)據(jù)填入表格．(5)數(shù)據(jù)處理，在坐標(biāo)紙上做出R－t圖像．,3．熱敏電阻的R－t圖像熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度

11、特性可分為三類：(1)正溫度系數(shù)的熱敏材料(PTC)，它的電阻隨溫度升高而增大．(2)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC)，它的電阻隨溫度升高而減?。?3)臨界溫度系數(shù)的熱敏材料(CTC)，它的電阻在很小的溫度范圍(臨界)內(nèi)急劇下降．這三類熱敏材料電阻率的溫度特性曲線如圖3－1－5所示．可見，PTC和CTC型熱敏電阻在一定的溫度范圍內(nèi)，阻值隨溫度急劇變化，常用作,開關(guān)元件，NTC型熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減?。绕湟⒁獾氖窃跍囟葴y

12、量中使用最多的就是NTC型熱敏電阻，我們常說的熱敏電阻也是指這一類．,特別提醒：要注意區(qū)別熱敏電阻和金屬熱電阻，熱敏電阻用半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度變化明顯，溫度升高電阻減?。欢饘俚碾娮杪孰S溫度的升高而增大，這樣的金屬電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻．熱敏電阻的靈敏性好，但化學(xué)穩(wěn)定性較差；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏性較差．,三、光電傳感器的原理及光敏電阻1．光電傳感器：是一種能夠感受光信號，并按照一定規(guī)律把

13、光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置．2．光敏電阻：在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻大小這個電學(xué)量．3．半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理：以半導(dǎo)體材料硅為例說明半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理，圖3－1－6是硅原子排列示意圖，每個原子的最外層有4個電子．由于熱運(yùn)動或其他原因，其中極少數(shù)電子可能獲得較大的能量，掙脫原子的束縛而成為自由電子．這樣，在原來的地方就留下一個空位，稱為“空穴”．空穴相當(dāng)于一個正電荷．當(dāng)這個空穴由附近原子中,的電子來填補(bǔ)時(shí)，就出現(xiàn)

14、了一個新的空穴，這種變化相當(dāng)于空穴在移動,如果有了外電場，自由電子和空穴會向相反的方向做定向移動，于是在半導(dǎo)體中形成了電流．自由電子和空穴都叫做載流子．4．光敏電阻的特性當(dāng)光敏電阻受到光照射時(shí)，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更多的空穴，于是導(dǎo)電性明顯地增強(qiáng)，電阻減小．不受光照射時(shí)的電阻阻值是受光照射時(shí)的100倍～1000倍．,類型1.對傳感器原理的認(rèn)識,全面了解汽車的運(yùn)行狀態(tài)(速度、水箱溫度、油量)是確保汽車安全行駛

15、和駕駛員安全的舉措之一，為模仿汽車油表原理，自制一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置．如圖3－1－7所示，其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端．小陽同學(xué)在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出)，通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況，你認(rèn)為電壓表應(yīng)該接在圖中的________兩,點(diǎn)之間，按照你的接法請回答：當(dāng)油箱中油量減少時(shí)，電壓表的示數(shù)將________(填“增大”或“減小”)．,【精講精析】　由題圖可知當(dāng)油

16、箱內(nèi)液面高度變化時(shí)，R的金屬滑片將會移動，從而引起R兩端電壓的變化，且當(dāng)R′?R時(shí)，UR＝IR可視為UR與R成正比，所以電壓表應(yīng)接在b、c之間，當(dāng)油量減少時(shí)，電壓表示數(shù)將增大．【答案】　b、c　增大【方法總結(jié)】　(1)各類傳感器工作原理雖不完全相同，但都是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量．(2)傳感器輸出的電學(xué)量有電流、電壓及電路通斷等多種形式．(3)解此類問題的基本思路：分析電路結(jié)構(gòu)→研究電阻的變化→判斷(計(jì)算)電流、電壓的變化．,類

17、型2.熱敏電阻的應(yīng)用,如圖3－1－8所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)(　　)A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng)D．小燈泡的亮度變?nèi)?【自主解答】　R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，路端電壓(E－Ir)變大，R1兩端電壓(IR1)變小，燈L電壓(E－Ir－IR1)變大，燈泡亮度變強(qiáng)

18、，C正確．【答案】　C,類型3.光敏電阻的應(yīng)用,如圖3－1－9所示為光敏電阻自動計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是(　　)①當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓②當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓③信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次④信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次A．①③　　　 　B．①④C．②③ D．②④,【精講精析】　R1為光敏電阻，當(dāng)有

19、光照射時(shí)，R1的阻值變小，R2上的電壓變大，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓．由題意知，當(dāng)傳送帶上的物體擋住光時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓，這種電壓高低交替變化的信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動計(jì)數(shù)的功能，達(dá)到自動計(jì)數(shù)的目的．故①、 ④說法正確．【答案】　B,【方法總結(jié)】　對含光電傳感器的電路一般按以下思路分析：(1)判斷電路的整體連接特點(diǎn)．(2)由光敏電阻的變化判斷出整個電路總電阻的變化．(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律判斷干路中電流的變化．(