1、交变电流 电磁波 传感器 实验与探究：传感器的简单使用第十一章一、传感器1.定义及用途(1)定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成 的器件或装置.电信号 (2)构造：传感器一般由 、和 组成，有时还需要加辅助电源.敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的.转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的 转换成 的电子元件.敏感元件转换元件转换电路非电信号电信号(3)原理：工作原理如下图所示 2.光电传感器是一种能够感受光信号，并按照一定规律把 转换成 的器件或装置.非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量光信号电
2、信号3.光敏电阻器是用金属硫化物等半导体材料制成的，当 照射到这些半导体物质上时，它的电阻率 ，阻值也随之 .入射光越强，电阻 ，不受光照射时，其电阻值是受光照射时的1001000倍.4.温度传感器是一种将 转换为 的装置.常见的温度传感器有 和 等.光减小减小越小温度变化电信号变化热敏电阻热电偶5.半导体的电阻会随温度的变化而改变，热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的.负温度系数的热敏电阻(NTC)的电阻值随温度的升高而 .正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻值随温度的升高而 .热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中响应非常快.减小增大二、实验：传感器的简单应用实验目的1.
3、知道传感器的作用.2.观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随热信号和光信号而变化的.实验原理传感器是将它所感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件.例如：热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号.转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可达到自动控制的各种目的.实验器材铁架台、温度计、多用电表、烧杯、开水(可装在热水瓶内)、冷水、热敏电阻、光敏电阻、导线、纸带、光电计数器、钩码.实验步骤1.热敏电阻特性实验：如图11-4-1所示图11-4-1在烧杯内倒入少量冷水，放在铁架台上，将悬挂在铁架台上的温度计放入水中
4、.将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，将两支表笔短接，调零后再将两支表笔分别与热敏电阻的两个输出端相连.将热敏电阻放入烧杯内的水中.在欧姆挡上选择合适的倍率.再 ，把两支表笔接到热敏电阻两输出端，观察表盘指示的热敏电阻的阻值.填入表格内.分几次向烧杯内倒入开水，观察不同温度时热敏电阻的阻值，记录在表格内.实验记录：重新调零实验次数123456温度/电阻/通过比较这些测得的数据.看热敏电阻的阻值是怎样随温度变化的.将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.拆开装置，将器材按原样整理好.2.光敏电阻特性实验：如图11-4-2所示将多用电表的选择开关置于欧姆挡.选择合适的倍率，将两支表笔
5、短接后调零.图11-4-2把多用电表的两支表笔接到光敏电阻的两个输出端，观察表盘指示的光敏电阻的阻值，记录下来.将手张开放在光敏电阻的上方，挡住照到光敏电阻上的部分光线，观察表盘所示光敏电阻阻值的变化.记录下来.上下移动手掌，观察光敏电阻阻值的变化.将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.折开装置，将器材按原样整理好.3.光电计数器的基本应用将钩码放在纸带上.如图11-4-3所示，拖动纸带向前运动，观察光电计数器上的数字变化.图11-4-34.简单温度自动控制实验请同学们设计一个由热敏电阻或光敏电阻作为传感器的简单自动控制实验.注意事项1.在做热敏实验时，加开水后要等一会再测其阻
6、值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温.2.可用图象描出电阻随温度的变化图线来分析其规律.3.光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少.4.光电计数器是比较精密的仪器.使用过程中注意轻拿轻放.电容式传感器的应用 传感器是一种采集信息的重要器件，如图11-4-4所示，是一电容式压力传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，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接成闭合电路，那么()当F向上压膜片电极时，电容将减小当F向上压膜片电极时，电容将增大若电流计有示数，则压力F发生变化若电流计有示数，则压力F
7、未发生变化A.B.C.D.图11-4-4 当压力发生变化时，膜片电极和固定电极间的距离发生改变，如果F向上压膜片电极，两电极之间的距离减小，电容器的电容将增大，两极板的带电量增大.电流计有示数,则压力F发生了变化.所以选项B正确.变式训练1：随着人民生活水平的不断提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便会驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为()A.改变了湿度 B.改变了温度C.改变了电容 D.改变了磁场解析：这是一道联系生活实际的试题，要能把生活实际与所学物理知识相结合，进行合理的推理分析，根据自动干手机的工作特征，
8、手靠近，电热器开始工作；手撤离，电热器停止工作，不难判断出传感器的种类，若是用湿度和温度来驱使电热器工作，理论上可行，但作为干手机，这种传感器的设置有很大的缺陷因为干手机周围的环境一年四季都在变化，与手的靠近无关，如果湿度、温度发生变化干手机马上工作，岂不成了室内烘干机了吗？故A、B不对由于人是导体，介电常数大于空气，手靠近干手机相当于插入了电介质，故可确认干手机内设置有电容式传感器，手靠近时改变了电容，故选C.光敏电阻的特性如图11-4-5所示,R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A.电压表的示数减小B.R2中电流强度减小C.小灯泡的功率减小D.电路的路端
9、电压增大图11-4-5 当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项错误，D项错误；由于路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项错误.答案B.变式训练2：计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏传感器自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息.光敏电阻自动计数器的示意图如图11-4-6所示，其中
10、R1为光敏电阻，R2为定值电阻，图11-4-6此光电计数器的基本工作原理是()当有光照射R1时，处理系统获得高电压当有光照射R1时，处理系统获得低电压信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次A.B.C.D.解析：当传送带上的每一件物品通过发光仪器而挡住光时，光敏电阻R1的阻值就增大，所以信号处理系统获得高电压且获得一次高电压就计数一次所以，本题正确答案为选项D.传感器的应用用如图11-4-7所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无
11、摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器A、B上，其压力的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器B在前，传感器A在后，汽车静止时传感器A、B的示数均为10N.(取g=10m/s2)(1)若传感器A的示数为14N,B的示数为6.0N,求此时汽车的加速度大小和方向；(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器A的示数为零？图11-4-7传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，即该弹簧对滑块的弹力大小.(1)如右图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F1=14N，右侧弹簧对滑块向左的推力F2=6.0N，滑块所受合力
12、产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1-F2=ma1，得a1=4.0m/s2a1与F1同方向，即向前(向右)；212146.0/2.0FFm sm(2)A传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F1=0.因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F2=-20N滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F合=F2=ma2，得a2=-10m/s2，负号表示方向向后(向左).2Fm变式训练3：用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响，如图1148所示，在AB间分别接入电容器、电感线圈、定值电阻闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a、b、c所示，则下列判断中正确的是()图1148AAB间接入定值电阻显示图像aBAB间接入电容器显示图像bCAB间接入电感线圈显示图像cDAB间接入电感线圈显示图像b答案：D
