2019-2020学年高中物理 第六章 第2节 传感器的应用课件 新人教版选修3-2

第六章传感器第2节传感器的应用第六章传感器1.了解传感器在日常生产、生活中的应用．2.理解传感器在电子秤、电熨斗等用品上的应用原理．(重点＋难点)3.在理解传感器应用原理的基础上，制作简单的生产、生活用品．(难点)【基础梳理】一、力传感器的作用及原理1．应变式力传感器可以用来测_____、_____、_____等各种力．2．应变片能够把_________这个力学量转换为_____这个电学量．二、温度传感器的工作原理1．双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的___________不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的_______．重力压力拉力物体形变电压热膨胀系数通断2．(1)电饭锅中温度传感器为_____________．感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”．(2)用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到_________时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关_____．感温铁氧体103℃断开三、光传感器的原理及应用1．光传感器能把_______转化为_______．2．最常见的光传感器有_________、_______、___________、___________等．3．典型的应用，如_____、___________、_______________等．光信号电信号光敏电阻光电管光电二极管光电三极管鼠标火灾报警器光敏自动计数器【自我检测】判断正误(1)电子秤中的应变片的电阻随形变大小而变化．()(2)电熨斗和电饭锅都是利用双金属片控制电路通断的．()(3)火灾报警器中的光电三极管的电阻随光照的增强而变小．()(4)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．()√×√√探究思考试讨论电熨斗中的双金属片传感器的工作原理．提示：双金属片的上部和下部在受热后膨胀情况不同，当温度过高时，双金属片的上部膨胀大，下部膨胀小，双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热；当温度过低时，双金属片恢复原状，使触点接通，接通电源，继续加热．传感器的原理分析1．分析思路物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：(1)信息采集．(2)信息加工、放大、传输．(3)利用所获得的信息执行某种操作．2．分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．如图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．当油箱中油量减少时，电压表的示数将如何变化？[思路点拨][解析]由题图可知，当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R′两端电压的变化．当油量减少时，R的数值会增大，电路中的电流会减小，c、d间的电压会减小．[答案]减小传感器的作用是把非电学量转换为电学量，在转换过程中非电学量的大小往往是不确定的，所以与之相联系的电路就会有动态的变化，在分析动态变化电路时要注意以下三点：(1)明确该传感器所采用的核心部分是什么．(2)当检测一非电学量变化时，传感器中与之对应的电阻如何变化．(3)在电路中的显示部分与传感器中对应的电阻是串联还是并联，或者是其他的连接方式．(多选)下列说法正确的是()A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断C．电子秤所使用的测力装置是应变片D．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用解析：选BD.话筒是将声信号转换为电信号的装置，A错误；电熨斗内的双金属片，是利用它的热胀冷缩程度的不同，使电路随温度的改变实现通断，B正确；电子秤所使用的测力装置是力传感器，力传感器由金属梁和应变片组成，C错误；“自动”门安装有光传感器，D正确．传感器的应用实例1．力传感器的应用——电子秤(1)力传感器的组成：由金属梁和应变片组成．(2)作用：将物体的形变这个力学量转换为电压这个电学量，方便测量、处理和控制．2．温度传感器的应用(1)电熨斗：由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把温度信号转换为电信号进行自动控制．(2)电饭锅：它的主要元件——感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的．它的特点是常温下具有铁磁性，能被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了．3．光传感器的应用——火灾报警器如图所示为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警器，其工作原理：带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．命题视角1力传感器的应用(多选)如图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得．当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的有()A．电路中电阻越大B．电路中电阻越小C．电路中电流越小D．电路中电流越大[解析]由图看出，握力越大，变阻器接入电路的电阻越小，外电路的总电阻越小，故B正确，A错误；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流越大，故D正确，C错误．[答案]BD命题视角2温度传感器的应用(2019·吉林白城月考)如图为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是()A．温度升高至74℃时，L1灯亮，报警B．温度升高至74℃时，L2灯亮，报警C．温度升高至78℃时，L1灯亮，报警D．温度升高至78℃时，L2灯亮，报警[解析]当温度低于78℃时，继电器线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警；当温度升高到78℃时，继电器线圈有电流，磁铁吸下衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74℃时，只是灯L1亮，不会报警，故A、B、C选项错误，D选项正确．[答案]D命题视角3光传感器的应用车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了如图所示的光电自动控制安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转．图中的A为车床上的电动机；B为随电动机高速转动的工件；C为光源，它发出的光照在光敏电阻D上；E为电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧．请简述其工作原理：当手在C、D间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值________，电路中的电流________，使电磁铁磁性________从而放开衔铁，造成电动机断路，使工件停转以保证安全．[思路点拨](1)射向光敏电阻的光被挡住时，光敏电阻上光照减少，电阻值如何变化？(2)电磁铁线圈中电流大小与电磁铁的磁性大小有何关系？[解析]当手在C、D间靠近工件时，遮挡住光线，光敏电阻阻值增大，电路中的电流减小，使电磁铁的磁性减弱，从而放开衔铁，使电路自动断开．[答案]增大减小减弱传感器应用问题的分析方法(1)首先要分清哪是主电路部分，哪是控制电路部分．(2)联系主电路和控制电路的关键点就是传感器中的敏感元件．敏感元件感知主电路所处的状态，作出相应的反应，促使控制电路工作，保证主电路能工作在相应的设定状态之下．