2012高二物理课件：第六章 1 传感器及其工作原理 (新人教版选修3-2)

第六章传感器1传感器及其工作原理知识点1传感器1．定义：传感器是指能够感受诸如力﹑温度﹑光﹑声﹑化学成分等非电学量，并能把它们转换成电压﹑电流等电学量．2．组成：传感器由敏感元件﹑转换元件和转换电路三部分组成．3．工作流程为：知识点2光敏电阻1．性质：用半导体材料制成，其电阻值随着光照的增强而减小．2．作用：能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．种类性质优点热敏电阻用半导体材料制成，其电阻随温度变化明显，温度升高电阻减小灵敏度较好金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大化学稳定性好，测温范围大知识点3热敏电阻和金属热电阻的区别知识点4霍尔元件1．作用：霍尔元件能够把磁感强度(磁学量)转换为电压(电学量)．2．霍尔元件：如图6－1－1所示，在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极C、D、E、F，就制成为一个霍尔元件．图6－1－1其大小与薄片的材料有关．4．霍尔效应的原理：外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向的电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板两侧会形成稳定的电压．3．霍尔电压：UH＝kIBd其中k为比例系数，称为霍尔系数，设图中CD方向长度为L，则qUHL＝qvB.根据电流的微观解释I＝nqSv.整理后，得UH＝IBnqd令k＝1nq，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，q为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以有UH＝kIBd.【例1】如图6－1－2所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上下表面的电势有什么关系()图6－1－2A．UMUNC．UMUNB．UM＝UND．无法判断解析：霍尔效应是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，做定向移动形成的，根据左手定则，电子受到向上的洛伦兹力作用，向M板运动，则M板剩下负电荷，所以UMUN.答案：C1．霍尔元件能转换哪两个量()BA．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解析：霍尔效应形成电流的自由电荷受到洛伦兹力的作用向一侧聚集，从而形成横向电场，把磁学量转换成电学量．题型1光敏电阻的特性【例2】(双选)如图6－1－3所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是()图6－1－3A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次解析：有光照时，R1的电阻较小，电路中的电流较大，内电压与R2两端的电压较大，R1的电压较小．无光照时，R1的电阻较大，电路中的电流较小，内电压与R2两端的电压较小，R1的电压较大．物块运动挡住光时，要记数一次，所以信号处理系统每获得一次高电压就记数一次．答案：BD2．(双选)关于光敏电阻，下列说法正确的是()BDA．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电压这个电学量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，导电性能变好题型2热敏电阻的特性【例3】如图6－1－4所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高)而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时(图6－1－4A．R1两端的电压增大C．小灯泡的亮度变强B．电流表的示数增大D．小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错．答案：C3．如图6－1－5所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往Rt上擦一些酒精与)用吹风机将热风吹向电阻，两种情况下表针偏转方向为(图6－1－5A．左，左C．右，右B．左，右D．右，左解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减少，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏．答案：B