1、PAGE 64 傳感器的應用實例教學目標（一）知識與技能1了解兩個實驗的基本原理。2通過實驗，加深對傳感器作用的體會，培養自己的動手能力。（二）過程與方法通過實驗培養動手能力，體會傳感器在實際中的應用。（三）情感、態度與價值觀在實驗中通過動手組裝和調試，增強理論聯系實際的意識，激發學習興趣，培養良好的科學態度。教學重點、難點重點1了解斯密特觸發器的工作特點，能夠分析光控電路的工作原理。2溫度報警器的電路工作原理。難點光控電路和溫度報警器電路的工作原理。教學方法實驗法、觀察法、討論法。教學手段實驗過程中用到的有關器材、元器件等，由實驗室統一準備教學過程（一）引入新課隨著人們生活水平的提高，傳感器

2、在工農業生產中的應用越來越廣泛，如走廊里的聲、光控開關、溫度報警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動控制、銀行門口的自動門等，都用到了傳感器傳感器的工作離不開電子電路，傳感器只是把非電學量轉換成電學量，對電學量的放大，處理均是通過電子元件組成的電路來完成的這節課我們就來動手組裝光控開關或溫度報警器。（二）進行新課實驗1、光控開關1實驗原理及知識準備（投影）如圖所示光控電路，用發光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 k，R2為 330 k，試分析其工作原理白天，光強度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發光二極管LED不導通；當

3、天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發器的輸入端 A的電壓上升到某個值（1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發光二極管LED導通發光（相當于路燈亮了），這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的（1）要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大些還是調小些？為什么？應該把R1的阻值調大些，這樣要使斯密特觸發器的輸入端A電壓達到某個值（如1.6V，就需要RG的阻值達到更大，即天色更暗。（2）用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉工作電路（投影）如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內即為電磁繼

4、電器，D為動觸點，E為靜觸點試分析電磁繼電器的工作原理當線圈 A中通電時，鐵芯中產生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動動觸點D向下與E接觸，將工作電路接通，當線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點D與E分離，自動切斷工作電路試說明控制電路的工作原理。天較亮時，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發器輸入端A電勢較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發器輸入端A電勢升高，當升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發器

5、輸入端A電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端 Y突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，則電磁繼電器自動切斷工作電路的電源，路燈熄滅分組實驗。2溫度報警器上一節我們學習了火災報警器，它是利用煙霧對光的散射作用，使火災發出的光引起光敏電阻的阻值變化，從而達到報警的目的這種設計其敏感性是否值的懷疑，你想過嗎？既然發生火災時，環境溫度要升高，我們能不能用溫度傳感器來做成火災報警器呢？（投影）溫度報警器的工作電路，如圖所示。試分析其工作原理。常溫下，調整R1的阻值使斯密特觸發器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發聲；當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發器輸

6、入端A電勢升高，當達到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發出報警聲，Rl的阻值不同，則報警溫度不同怎樣使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警？要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發器輸入端達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高分組實驗。（三）課堂總結、點評本節課主要學習了以下幾個問題：光控開關溫度報警器傳感器的應用實例（四）實例探究電磁繼電器與自動控制【例1】現有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和導線若干如圖所示，試設計一個溫控電路要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又

7、可以自動斷電，畫出電路圖說明工作過程 第六章 傳 感 器 （一）本章知識結構梳理（投影復習提綱，可以印發提綱，要求學生課下預習完成）1什么是傳感器？它是怎樣的一類元件？2熱敏電阻和金屬熱電阻是一回事嗎？它們的阻值隨溫度分別怎樣變化？3霍爾電壓UH=_，式中各量分別表示什么？4光敏電阻有何特性？5傳感器應用的一般模式是怎樣的？請畫圖表示。6常用的一種力傳感器是由_和_組成的，_是一種敏感元件，現在多用半導體材料組成，受壓時其上表面拉伸，電阻變_，下表面壓縮，電阻變_。外力越大，這兩個表面的電壓差值就越_。7指出以下傳感器應用的實例中，所應用的傳感器，或主要元件。（1）電子秤：_的應用，敏感元件是

8、_（2）話筒：_的應用，分_和_兩種。（3）電熨斗：_的應用，敏感元件是_，作用：控制_的通斷。（4）電飯鍋：_的應用，敏感元件是_，作用：控制_的通斷。（5）測溫儀：_的應用，測溫元件是_或_、_、_。（6）鼠標器：_的應用，主要元件是_或_（7）火災報警器：_的應用，利用煙霧對_來工作的。8如圖所示是光控電路，用發光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 k，R2為 330 k，試分析其工作原理要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大些還是調小些？9如圖所示溫度報警器的工作電路，試分析其工作原理。要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應該把R1的阻值調大些還是調

9、小些？（二）精題講練1、熱敏電阻的特性【例1】如圖所示，將多用表的選擇開關置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負溫度系數的熱敏電阻 R t（負溫度系數熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻）的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間若往R t上擦一些酒精，表針將向_（填“左”或“右”）移動；若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將向_（填“左”或“右”）移動。針對練習1：如圖所示，R 1為定值電阻，R 2為負溫度系數的熱敏電阻（負溫度系數熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻），L為小燈泡，當溫度降低時（ ）AR 1兩端的電壓增大 B電流表的示數增大C小燈泡的亮度變強 D小燈泡的亮度變弱2

10、、光敏電阻的特性【例2】如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時，（ ）A電壓表的示數增大 BR2中電流減小C小燈泡的功率增大 D電路的路端電壓增大跟蹤練習2： 如圖所示，將多用電表的選擇開關置于歐姆檔，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間若用不透光的黑紙將Rt包裹起來，表針將向_（填“左”或“右”）轉動；若用手電筒光照射Rt，表針將向_（填“左”或“右”）轉動。3、力傳感器的應用【例3】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，P1可在豎直絕緣光

11、滑的固定桿MN上保持水平狀態而上下自由滑動，彈簧處于原長時，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連，若P1、P2間出現電壓時，該電壓經過放大，通過信號轉換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小已知彈簧的勁度系數為k，托盤自身質量為m0，電源電動勢為E，內阻不計，當地的重力加速度為g。求：（1）托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離xl（2）托盤上放有質量為m的物體時，P1離A的距離x2（3）在托盤上未放物體時通常先核準零點，其方法是：調節P2，使P2離A的距離也為xl，從而使P1、P2間的電壓為零校準零點后，將物體m放在托盤上，試推導出物體質量m與P1、P2間的電壓U之間的函數關系式跟

12、蹤練習3： 磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為式中B是磁感應強度，是磁導率，在空氣中為一已知常數為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強度B，一學生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離，并測出拉力F，如圖所示因為F所做的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感應強度B與F、A之間的關系為B=_4、溫度傳感器的應用【例4】家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發熱、控溫兩重功能，對此以下說法中正確的是（ ）A

13、通電后其功率先增大后減小B通電后其功率先減小后增大C當其產生的熱量與散發的熱量相等時，溫度保持在t1至t2的某一值不變D當其產生的熱量與散發的熱量相等時，溫度保持在t1或t2不變跟蹤練習4：一般的電熨斗用合金絲作發熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關系如圖中實線所示由于環境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內波動，易損壞衣物有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動控制溫度的特點PTC材料的電阻隨溫度變化的關系如圖中實線所示試根據圖線分析：（1）為什么原處于冷態的PTC熨斗剛通電時比普遍電

14、熨斗升溫快？（2）通電一段時間后電熨斗溫度t自動地穩定在T_tT_范圍之內（填下標數字）5、霍爾元件的應用【例5】 如圖所示，厚度為h、寬為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側面A和下側面A之間會產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應。實驗表明，當磁場不太強時電勢差U，電流I和B的關系為U=k，式中的比例系數k稱為霍爾系數。霍爾效應可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側，在導體板的另一側出現多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側之間就會形成穩定的電勢差。設電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達到穩定狀態時，導體板上側面A的電勢 下側面的電勢（填高于、低于或等于）。（2）電子所受的洛倫茲力的大小為 。 （3）當導體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為 （4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數k=，其中n代表導體板單位體積中電子的個數。跟蹤練習5：電磁流量計廣泛應用于測量可導電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內通過管內橫截面的流