1、6.1 传感器及其工作原理班级 姓名 ， 1课时 使用时间 一、学习目标1通过观察一些现象和常见的事例，初步形成传感器的概念，感受传感技术在信息时代的作用和意义。2介绍光敏电阻、热敏电阻、和霍尔元件三种敏感元件，通过实验知道它们的性能，了解其工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性。3知道非电学量转换成电学量的技术意义，进一步拓展学生的思维，进一步探讨科技发展给人类带来的利与弊。重点认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。难点光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。二、自学检测一、 传感器：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等量，并能把它
2、们按照一定的规律转换为电压、电流等量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。常见的传感器有：、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。二、常见传感器元件：1、光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把这个光学量转换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。2、金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而，用金属丝
3、可以制作传感器，称为。它能用把这个热学量转换为这个电学量。热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而或。与热敏电阻相比，金属热电阻的好，测温范围，但较差。3、电容式位移传感器能够把物体的这个力学量转换为这个电学量。4、霍尔元件能够把这个磁学量转换为电压这个电学量三、合作探究任务一、什么是传感器演示实验：（p51页）揭示实验“奥秘”：盒子里用到了一种称为“干簧管”的元件。介绍干簧管的构造和工作原理，干簧管是一种能够感知磁场的传感器。引导学生阅读教材2、3段，思考问题：（1）什么是传感器？（2）传感器的作用是什么？归纳小结（1）传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，
4、并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。（2）传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。任务二、几种常见的传感器1光敏电阻介绍光敏电阻的外形和构造。 现象：光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。普通电阻则不会发生变化。引导学生阅读教材52页的内容，思考问题：（1）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？小结（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着
5、光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。2热敏电阻和金属热电阻引导学生阅读教材53页有关内容，思考问题：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？ （3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？归纳小结（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。（2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度交差。（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转
6、化为电阻这个电学量。 现象：热敏电阻随着温度的升高电阻发生明显变化。温度越高，电阻值越小。引导学生看教材53页 “说一说”栏目中的内容。 给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两板间电势差的变化，即可判断电容的变化。电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。3霍尔元件引导学生阅读教材p54页关于霍尔元件的内容。推导霍尔电压的公式。 一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。总结：1制作传感器需要的敏感元件光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。2光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小
7、。光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。3热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小。有的热敏电阻阻值会随温度的升高而增大。热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。4霍尔元件的霍尔电压公式为，霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。5电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。例一、 如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与一热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精，表针将向（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向（填“左”或“右”）移动。 例二、传感器是一种采集信息的重要器件。如
8、图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，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联成闭合电路，那么（ ）A、 当F向上压膜片电极时，电容将减小B、 当F向上压膜片电极时，电容将增大C、 若电流计有示数，则压力F发生变化D、 若电流计有示数，则压力F不发生变化例三、如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？（此题描述的是著名的霍尔效应现象）【当堂训练】1、简单的说，光敏电阻就是一个简单的传感器，热敏电阻就
9、是一个简单的传感器。、 为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路的相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为传感器，它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号。3.如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液构成电容品的两极，把这两极接入外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为（ ）A、h增大 B、h减小 C、h不变 D、无法确定4、如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时（ ）A、 R1两端的电压增大B、 电流表的示数增大C、 小灯泡的亮度变强D、
10、 小灯泡的亮度变弱四检测清盘1、关于光敏电阻，下列说法正确的是（ ）A、 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量B、 硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好C、 硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好D、 半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好2、霍尔元件能转换哪两个量（ ）A、 把温度这个热学量转换为电阻这个电学量B、 把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量C、 把力转换为电压这个电学量D、 把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量、如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化
11、（ ）、电介质进入极板的长度 、两极板间距、两极板正对面积 、极板所带电量、如图所示，、为定值电阻，是小灯泡，为光敏电阻，当照射光强度增大时，、电压表的示数增大、中电流减小、小灯泡的功率增大、电路的路端电压增大5、如图所示，是光敏电阻，当开关闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻时，则（ ）、的电阻变小，a点电势高于b点电势、的电阻变小，a点电势低于b点电势、的电阻变小，a点电势等于b点电势、的电阻变大，a点电势低于b点电势6、有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是（ ）A、金属导体 B、绝缘体 C、半导体 D、超导体7、如图是观察电阻值随温度变化情况示意图。现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（ ）A、 如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B、 如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C、 如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显D、 如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显五、学有所得