江苏省2018-2019届高三物理总复习课件：第六章-传感器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,江苏省2018-2019届高三物理总复习课件：第六章-传感器-1,江苏省2018-2019届高三物理总复习课件：第六章-传感器-1江苏省2018-2019届高三物理总复习课件：第六章-传感器-1学习目标1.了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代的作用与意义.,2.知道将非电学量转化为电学量的意义.,3.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻和霍尔元件的性能，知道其工,作原理及作用.,学习目标,1.,了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代的作用与意义,.,2.,知道将非电学量转化为电学量的意义,.,3.,了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻和霍尔元件的性能，知道其工,作原理及作用,.,内容索引,自主预习,预习新知 夯实基础,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,自主预习,一、传感器及工作原理,1.,传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等,量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量,(,通常是电压、电流等,量,),，或转换为电路的,的元件,.,2.,非电学量转换为电学量的意义：把,转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和,.,物理,电学,通断,非电学量,控制,二、光敏电阻的特点及工作原理,1.,当半导体材料受到,或者温度,时，会有更多的电子获得能量成为,电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强,.,2.,光敏电阻是用,材料,(,如硫化镉,),制成的,.,它的特点是光照越强，电阻越,.,它能够把,这个光学量转换为,这个电学量,.,光照,升高,自由,半导体,小,光照强弱,电阻,三、热敏电阻和金属热电阻的特点,1.,热敏电阻：用,材料制成,.,可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻,.,(1),正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻,.,(2),负温度系数的热敏电阻,(,如氧化锰热敏电阻,),随温度升高电阻,.,2.,金属热电阻：金属的电阻率随温度,而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成,传感器，称为热电阻,.,半导体,增大,减小,升高,温度,四、霍尔元件的特点,1.,霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受,和,二力平衡,.,2.,霍尔电压：,U,H,k,(,d,为薄片的厚度，,k,为霍尔系数,).,其中,的变化与,成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量,.,电场力,洛伦兹力,U,H,B,1.,判断下列说法的正误,.,(1),传感器可以把非电学量转化为电学量,.(,),(2),光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大,.(,),(3),热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低,.(,),(4),霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出,.,(,),答案,即学即用,2.,如图,1,所示，,R,1,为定值电阻，,R,2,为负温度系数的热敏电阻，,L,为小灯泡，当温度降低时，电流表的读数,_(,填,“,变大,”,或,“,变小,”,),，小灯泡的亮度,_(,填,“,变亮,”,或,“,变暗,”,).,变小,变亮,答案,图,1,重点探究,(1),会发生什么现象，为什么？,导学探究,干簧管结构：如图,2,所示，它是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，接入图,3,电路，当条形磁铁靠近干簧管时：,一、传感器,图,2,答案,灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通,.,答案,图,3,(2),干簧管的作用是什么？,答案,干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器,.,答案,知识深化,1.,传感器的原理：,2.,在分析传感器时要明确：,(1),核心元件是什么；,(2),是怎样将非电学量转化为电学量；,(3),是如何显示或控制开关的,.,例,1,如图,4,是一种测定油箱油量多少或变化多少的装,置,.,其中电源电压保持不变，,R,是滑动变阻器，它的金,属滑片是金属杆的一端,.,在装置中使用了一只电压表,(,图,中没有画出,),，通过观察电压表示数可以了解油量情况,.,若将电压表分别接在,b,、,c,之间与,c,、,d,之间，当油量变,化时，电压表的示数如何变化？,答案,见解析,答案,解析,图,4,解析,把电压表接在,b,、,c,之间，油量增加时，,R,减小，电压表的示数减小；油量减少时，,R,增大，电压表的示数增大,.,把电压表接在,c,、,d,之间，油量增加时，,R,减小，电路中电流增大，则,R,两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小,.,导学探究,在工厂生产车间的生产线上安装,计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如,图,5,所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中,R,1,为光敏电阻，,R,2,为定值电阻,.,此光电计数器的基,本工作原理是什么？,二、光敏电阻,答案,答案,当光被产品挡住时，,R,1,电阻增大，电路中电流减小，,R,2,两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次,.,图,5,例,2,(,多选,)(2017,扬州、泰州、南通、淮安、宿迁、,徐州六市,3,月联考,),如图,6,所示的闭合电路中，,R,是半,导体光敏电阻，,R,1,为滑动变阻器,.,现用一束光照射光,敏电阻，则,A.,电流表读数变大,B.,电压表读数变大,C.,电源的总功率变大,D.,电源内阻的功率变大,解析,答案,图,6,解析,一束光照射光敏电阻，光敏电阻的阻值变小，根据闭合电路欧姆定律可得总电流变大，电流表读数变大，滑动变阻器,R,1,与电源内阻分压均增大，光敏电阻两端的电压减小，电压表读数变小，,A,正确，,B,错误；,电源的总功率,P,EI,，电流增大，所以电源的总功率增大，,C,正确；,电源内阻的功率,P,r,I,2,r,，电流增大，电源内阻的功率增大，,D,正确,.,导学探究,如图,7,所示，将多用电表的选择开关置于欧姆,挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻,R,T,(,温度,升高，电阻减小,),的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的,正中央,.,若在,R,T,上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风,机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？,三、热敏电阻和金属热电阻,图,7,答案,答案,由于酒精蒸发，热敏电阻,R,T,温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻,R,T,温度升高，电阻值减小，表针将向右偏,.,例,3,(,多选,),在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度,的变化可实现对电路相关物理量的控制,.,如图,8,所示电,路，,R,1,为定值电阻，,R,2,为半导体热敏电阻,(,温度越高电,阻越小,),，,C,为电容器,.,当环境温度降低时,A.,电容器,C,的带电荷量增大,B.,电压表的读数增大,C.,电容器,C,两板间的电场强度减小,D.,R,1,消耗的功率增大,图,8,解析,答案,又由,P,1,I,2,R,1,可知，,R,1,消耗的功率,P,1,变小，,D,错误；,含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤,(1),明确热敏电阻,(,或光敏电阻,),的阻值随温度,(,或光照强度,),的变化是增大还是减小,.,(2),分析整个回路的电阻的增减、电流的增减,.,(3),分析部分电路的电压、电流如何变化,.,技巧点拨,导学探究,如图,9,所示，在矩形半导体薄片,E,、,F,间通入,恒定的电流,I,，同时外加与薄片垂直的磁场,B,，则,M,、,N,间,会出现电压，称为霍尔电压,U,H,.,(1),分析为什么会出现电压,.,四、霍尔元件,图,9,答案,答案,薄片中的载流子在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使,M,、,N,间出现了电压,.,(2),试推导,U,H,的表达式,.,答案,答案,设薄片厚度为,d,，,EF,方向长度为,l,1,，,MN,方向长度为,l,2,，受力分析如图,再根据电流的微观表达式,I,nq,v,S,，,S,l,2,d,知识深化,霍尔电势高低的判断方法：利用左手定则，即磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，拇指指的方向为载流子的受力方向，若载流子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，若载流子是负电荷，则拇指所指的面为低电势面,.,例,4,(2017,扬州邗江中学高二,(,下,),期中,),霍尔元件是一种,应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各领域，如在翻,盖手机中，常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行,程序,.,如图,10,所示是一霍尔元件的示意图，通入沿,x,轴正向,的电流,I,，沿,y,轴正向加恒定的匀强磁场,B,，图中,a,、,b,是垂直于,z,轴方向上元件的前后两侧面，霍尔元件宽为,d,(,a,、,b,间距离,),，,ab,间将出现电压,U,ab,，则,A.,a,、,b,间电压,U,ab,仅与磁感应强度,B,有关,B.,若霍尔元件的载流子是自由电子，则,ab,两端电压,U,ab,0,C.,若霍尔元件的载流子是正电荷，则,ab,两端电压,U,ab,0,D.,若增大霍尔元件宽度,d,，则,ab,间电压,U,ab,一定增大,图,10,解析,答案,若霍尔元件的载流子是自由电子，根据左手定则，电子向,a,侧面偏转，,a,表面带负电，,b,表面带正电，所以,b,表面的电势高，则,U,ab,0.,故,C,错误；,由,A,选项分析知，,a,、,b,间电压与霍尔元件厚度有关，与宽度无关，故,D,错误,.,达标检测,1.(,对传感器的理解,),在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是,A.,光传感器,B.,温度传感器,C.,声传感器,D.,磁传感器,答案,1,2,3,4,2.(,光敏电阻的特性,),如图,11,所示的电路中，电源两端的电,压恒定，,L,为小灯泡，,R,为光敏电阻，,R,和,L,之间用挡板,(,未,画出,),隔开，,LED,为发光二极管,(,电流越大，发出的光越强,),，,且,R,与,LED,间距不变，下列说法中正确的是,A.,当滑动触头,P,向左移动时，,L,消耗的功率增大,B.,当滑动触头,P,向左移动时，,L,消耗的功率减小,C.,当滑动触头,P,向右移动时，,L,消耗的功率可能不变,D.,无论怎样移动滑动触头,P,，,L,消耗的功率都不变,1,2,3,4,图,11,解析,答案,1,2,3,4,解析,滑动触头,P,左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻,R,减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果,.,3.(,热敏电阻的特性,)(2018,如东中学阶段性检测,),某温,控电路的原理如图,12,所示，,R,M,是负温度系数的热敏,电阻，,R,是滑动变阻器，某种仪器要求在,15,27,的环境中工作,.,当环境温度偏高或偏低时，控制器会,自动启动降温或升温设备,.,下列说法中正确的是,A.,环境温度降低，,R,M,的阻值减小,B.,环境温度升高，,U,ab,变大,C.,滑片,P,向下移动时，,U,ab,变大,D.,调节滑片,P,的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度,答案,1,2,3,4,图,12,解析,解析,环境温度降低时，,R,M,变大，,A,错，,温度升高，,R,M,减小，,U,ab,变小，,B,错,.,滑片向下移动，回路电流减小，,U,ab,变小，调节滑片位置能改变临界温度，,D,正确,.,1,2,3,4,4.(,霍尔元件的认识及应用,)(,多选,),如图,13,所示是霍尔元件,的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后,板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，,a,、,b,是铜,板上、下边缘的两点，则,A.,电势,a,b,B.,电势,b,a,C.,仅电流增大时，,|,a,b,|,增大,D.,其他条件不变，将铜板改为,NaCl,溶液时，电势结果仍然一样,1,2,3,4,解析,图,13,答案,解析,铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向,a,侧偏转，所以,b,a,，,B,正确，,A,错误；,因,|,a,b,|,k,，所以电流增大时，,|,a,b,|,增大，,C,正确；,若将铜板改为,NaCl,溶液，溶液中的正、负离子均向,a,侧偏转，,|,a,b,|,0,，即不产生霍尔效应，故,D,错误,.,1,2,3,4,谢谢观赏！,2020/11/5,38,