傳感器及其工作原理學案【學習目標】知道什么是傳感器了解傳感器的常用元件的特征【自主學習】傳感器：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等＿＿＿＿＿量，并能把它們按照一定的規律轉換為電壓、電流等＿＿＿＿量，或轉換為電路的通斷。把非電學量轉換為電學量以后，就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了。傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉換＿＿＿＿信號，通過輸出部分輸出，然后經控制器分析處理。常見的傳感器有：＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、力傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。常見傳感器元件：光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好，光敏電阻能夠把＿＿＿＿＿這個光學量轉換為電阻這個電學量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強弱。２、金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而＿＿＿＿，用金屬絲可以制作＿＿＿＿傳感器，稱為＿＿＿＿＿。它能用把＿＿＿＿這個熱學量轉換為＿＿＿＿這個電學量。熱敏電阻的電阻率則可以隨溫度的升高而＿＿＿＿或＿＿＿＿。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的＿＿＿＿＿好，測溫范圍＿＿＿，但＿＿＿＿較差。３、電容式位移傳感器能夠把物體的＿＿＿＿這個力學量轉換為＿＿＿這個電學量。４、霍爾元件能夠把＿＿＿＿＿＿這個磁學量轉換為電壓這個電學量【典型例題】如圖所示，將萬用表的選擇開關置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與一熱敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間。若往Rt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。例二、傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器。當待測壓力F作用于可動膜片電極時，可使膜片產生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計和電源串聯成閉合電路，那么（）當F向上壓膜片電極時，電容將減小當F向上壓膜片電極時，電容將增大若電流計有示數，則壓力F發生變化若電流計有示數，則壓力F不發生變化例三、如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應強度為B的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內的自由電子數為n，試問金屬塊上、下表面哪面電勢高？電勢差是多少？（此題描述的是著名的霍爾效應現象）【針對訓練】1、簡單的說，光敏電阻就是一個簡單的＿＿＿＿＿傳感器，熱敏電阻就是一個簡單的＿＿＿＿＿傳感器。為解決樓道的照明，在樓道內安裝一個傳感器與電燈控制電路的相接。當樓道內有走動而發出聲響時，電燈即與電源接通而發光，這種傳感器為＿＿＿＿傳感器，它輸入的是＿＿＿＿信號，經傳感器轉換后，輸出的是＿＿＿＿信號。如圖所示，是一個測定液面高度的傳感器，在導線芯的外面涂上一層絕緣物質，放在導電液體中，導線芯和導電液構成電容品的兩極，把這兩極接入外電路中的電流變化說明電容值增大時，則導電液體的深度h變化為（）h增大h減小C、h不變D、無法確定如圖所示，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，L為小燈泡，當溫度降低時（）R1兩端的電壓增大電流表的示數增大小燈泡的亮度變強小燈泡的亮度變弱如圖所示，為一種測定角度的傳感器，當彼此絕緣的金屬板構成的動片與定片之間的角度發生變化時，試分析傳感器是如何將它的這種變化轉化為電學量的?！灸芰τ柧殹?、關于光敏電阻，下列說法正確的是（）光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子極少，導電性能不好硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子較少，導電性能良好半導體材料的硫化鎘，隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好2、霍爾元件能轉換哪兩個量（）把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量把力轉換為電壓這個電學量把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量３、如圖所示是測定位移的電容式傳感器，其工作原理是哪個量的變化，造成其電容的變化（）Ａ、電介質進入極板的長度Ｂ、兩極板間距Ｃ、兩極板正對面積Ｄ、極板所帶電量４、如圖所示，Ｒ１、Ｒ２為定值電阻，Ｌ是小燈泡，Ｒ３為光敏電阻，當照射光強度增大時，（）Ａ、電壓表的示數增大Ｂ、Ｒ２中電流減小Ｃ、小燈泡的功率增大Ｄ、電路的路端電壓增大5、如圖所示，Ｒ３是光敏電阻，當開關Ｓ閉合后在沒有光照射時，a、b兩點等電勢，當用光照射電阻Ｒ３時，則（）Ａ、Ｒ３的電阻變小，a點電勢高于b點電勢Ｂ、Ｒ３的電阻變小，a點電勢低于b點電勢Ｃ、Ｒ３的電阻變小，a點電勢等于b點電勢Ｄ、Ｒ３的電阻變大，a點電勢低于b點電勢6、有一電學元件，溫度升高時電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（）A、金屬導體B、絕緣體C、半導體D、超導體7、如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況示意圖?，F把杯中的水由冷水變為熱水，關于歐姆表的讀數變化情況正確的是（）如果R為金屬熱電阻，讀數變大，且變化非常明顯如果R為金屬熱電阻，讀數變小，且變化不明顯如果R為熱敏電阻（用半導體材料制作），讀數變化非常明顯如果R為熱敏電阻（用半導體材料制作），讀數變化不明顯8、圖是霍爾元件的工作原理示意圖，用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況。以下說法中正確的是（）將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發生變化9、如圖所示寬度為d，厚度為h的金屬板放在垂直于它的磁感應強度為B的勻強磁場中，當有電流I通過金屬板時，在金屬板上側面A和下側面間產生電勢差，這種現象叫霍爾效應，若金屬板內自由電子密度為n，則產生的電勢差U＝＿＿＿＿＿【學后反思】參考答案典型例題：分析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減小，指針應向左偏；用吹風機將熱風吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏。＿左＿＿右＿＿例2、分析：熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻不隨之變化。答案：AC例3、分析：當F向上壓膜片電極時，電容器的電容將增大，電流計有示數，則壓力F發生了變化。答案：BC例4、解：因為自由電荷為電子，故由左手定則可判斷電子向上偏，則上表面聚集負電荷，下表面帶多余的正電荷，故下表面電勢高，設其穩定電壓為U。當運動電荷所受電場力與洛倫茲力平衡時，即