1傳感器2溫度傳感器和光傳感器［學習目標］1.了解什么是傳感器，感受傳感技術在信息時代的作用與意義.2.了解熱敏電阻、敏感元件的特性.3.了解幾種溫度傳感器及光傳感器的原理．知識探究新知探究點點落實一、傳感器［導學探究 ］當你走進一座大樓時，大堂的自動門是如何“看到”你而自動打開的？答案人體發出的紅外線被傳感器接收后傳給自動控制裝置的電動機，實現自動開關門．［知識梳理 ］傳感器的定義及結構(1)傳感器通常是把被測量的非電信息，按一定規律轉換成與之對應的電信息的器件或裝置．(2)結構：非―息敏感元件一I處理電路］――<［即學即用 ］(多選)傳感器擔負著信息采集的任務，它可以( )A.將力學量(如形變量)轉變成電學量B.將熱學量轉變成電學量C.將光學量轉變成電學量D.將電學量轉變成力學量答案ABC

答案ABC解析傳感器是將所感受到的不便于測量的物理量(如力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的解析物理量(一般是電學量)的一類元件，故選項A、B、C對，D錯.二、敏感元件的原理[導學探究 ]1.如圖1所示，將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數的熱敏電阻RT的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中央.若在RT上擦一些酒精，表針將如何擺動？若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將如何擺動？圖1圖1答案由于酒精蒸發，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，指針應向左偏；用吹風機將熱風吹向電阻，電阻RT溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏.2．干簧管的結構如圖2所示，它只是玻璃管內封入的兩個軟磁性材料制成的簧片，接入圖3電路，當磁鐵靠近干簧管時：圖2INISI0 'I——圖3(1)會發生什么現象，為什么？(2)干簧管的作用是什么？答案(1)燈泡會亮，因為當磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通．(2)干簧管起到開關的作用，是一種能夠感知磁場的傳感器．[知識梳理 ].熱敏電阻：用半導體材料制成，它具有電阻隨溫度靈敏變化的特性，可以實現對溫度的測量．.干簧管：是能感知磁場的敏感元件，其玻璃管內的兩個鐵磁體簧片在磁場的作用下會磁化

為異名磁極相對的磁鐵．當磁力大于簧片的彈力時，兩者緊密地接觸．干簧管串聯在電路中就成為一個由磁場控制的開關.[即學即用 ]判斷下列說法的正誤．⑴熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大.（X）⑵熱敏電阻傳感器可以將溫度這個熱學量的測量轉變為電學量的測量.（J）⑶干簧管可以感知磁場，接入電路，相當于開關的作用.（J）三、溫度傳感器[導學探究 ]如圖4所示為電熨斗的構造，其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數大于下層金屬．常溫下，電熨斗的上、下觸點應當是接觸的還是分離的？當溫度過高時雙金屬片將怎樣起作用？彈性銅片乙:3—彈性銅片乙:3—調溫旋鈕升降螺釘>-絕緣支架電熱絲電熱絲雙金屬片

金屬底板T圖4答案常溫時，電熨斗的上、下觸點接觸，這樣電熨斗接通電源后能進行加熱．當溫度過高時雙金屬片膨脹，因上層的熱膨脹系數較大，故上層膨脹的厲害，雙金屬片向下彎曲，彎曲到一定程度后，兩觸點分離，電路斷開，電熱絲停止加熱；當溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱．[知識梳理 ]1.溫度傳感器的作用：將溫度的變化轉換為電學量的變化.2．常見的溫度傳感器（1）熱雙金屬片溫度傳感器①原理：兩種膨脹系數相差較大的不同金屬片制成一體，溫度升高時，雙金屬片變形，可控制電路的通斷．②應用：日光燈啟動器，電機、電冰箱保護等.（2）熱電阻傳感器①原理：用金屬絲制作的感溫電阻叫熱電阻，當外界溫度t發生變化時，其電阻值按R=R.Q0十例）的規律變化（e為溫度系數，r0為t=0℃時導體的電阻）.②應用：測溫度、測流量等.(3)熱敏電阻傳感器①原理：半導體熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化，其熱敏特性在上節已有探究.②應用：測量、溫度控制或過熱保護等.③分類：正溫度系數的熱敏電阻(PTC),它的電阻隨溫度升高而增大.負溫度系數的熱敏電阻(NTC),它的電阻隨溫度的升高而減小.［即學即用 ］判斷下列說法的正誤．⑴熱敏電阻在溫度升高時阻值變小.(X)⑵金屬熱電阻在溫度升高時阻值變小.(X)⑶金屬熱電阻的化學穩定性好，測溫范圍大.(J)(4)熱敏電阻用半導體材料制作，所以沒有金屬熱電阻的靈敏度高.(X)四、光傳感器［導學探究 ］如圖5所示為光電式煙塵濃度計的原理圖,請閱讀教材,然后簡述其工作原理．1.光源2.聚光透鏡3.半透半反鏡4.反射鏡5.瞬悔塵6、7.光電轉換電路a運算電路9.顯示器圖5答案光源1發出的光線經半透半反鏡3，分成兩束強度相等的光線．一路光線直接到達光電轉換電路7上，產生作為被測煙塵濃度的參比信號．另一路光線經反射鏡4穿過被測煙塵5到達光電轉換電路6上，其中一部分光線被煙塵吸收或散射而衰減，煙塵濃度越高，光線的衰減量越大，到達光電轉換電路6的光就越弱.兩路光線分別轉換成電壓信號U1、U2，如果U1=U2，說明被測的光路上沒有煙塵，相反，如果U1、U2相差較大，說明煙塵較大，因此可用兩者之比，算出被測煙塵的濃度．［知識梳理］.光電傳感器是指將光信號轉換為電信號的一類傳感器，一般以光敏電阻為主要元件，因為光敏電阻電阻值隨光照增強而減小，將光敏電阻連接到電路中時，光照改變就會引起電路中其他電學量的改變,從而將光信號轉換為電信號．

2.應用：光電式煙塵濃度計、光電式轉速表.[即學即用 ]判斷下列說法的正誤．⑴光敏電阻的阻值隨光線的強弱變化，光照越強電阻越小.（J）⑵有光照在光敏電阻上，電阻上的自由電子會發生定向移動.（X）⑶光敏電阻的阻值只會隨人造光的強弱而變化，不能感知自然光的變化.（X）重點難點個個擊破題型探究重點難點個個擊破一、傳感器的理解1．傳感器的原理非電學量一傳感器（敏感元件、轉換器件、轉換電路）一電學量2．在分析傳感器時要明確：（1）核心元件是什么；（2）是怎樣將非電學量轉化為電學量；（3）是如何顯示或控制開關的．【例1】如圖6是一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置.其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端.在裝置中使用了一只電壓表（圖中沒有畫出），通過觀察電壓表示數，可以了解油量情況．若將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間，當油量變化時，電壓表的示數如何變化？R'圖6R'圖6答案見解析解析 把電壓表接在b、c之間，油量增加時，R減小，電壓表的示數減小；油量減少時，R增大，電壓表的示數增大.把電壓表接在c、d之間，油量增加時，R減小，電路中電流增大，則R'兩端的電壓增大，電壓表的示數增大，同理，油量減少時，電壓表的示數減小.、對光敏電阻、熱敏電阻的認識及應用【例2（多選）在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實現對電路相關物理量的控制.如圖7所示電路，R1為定值電阻，R2為半導體熱敏電阻（溫度越高電阻越小），C為電容器．當環境溫度降低時（ ）圖7A.電容器C的帶電荷量增大B.電壓表的讀數增大C電容器C兩板間的電場強度減小D.R1消耗的功率增大答案AB解析 當環境溫度降低時，R變大，電路的總電阻變大，由I二E知I變小，又U=E-Ir,2 R總/4、電壓表的讀數U增大，B正確；又由P1=12R1可知，R1消耗的功率P1變小，D錯誤；電容器兩板間的電壓U2=U-U1,U1=IR1,可知U1變小，U2變大，由場強E/二U,Q=CU2可知Q、E,都增大，故A正確，C錯誤.【例3】（多選）如圖8所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當入射光強度增大時（ ）圖8A.電壓表的示數增大B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大答案ABC解析當入射光強度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，從而電壓表的示數增大，同時內電壓增大，故電路的路端電壓減小，A項正確，D項錯誤.因路端電壓減小，而R1兩端電壓增大，故R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項正確.結合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項正確.技巧點撥■ 含有熱敏電阻、光敏電阻電路的動態分析步驟：(1)明確熱敏電阻(或光敏電阻)的阻值隨溫度(或光線強弱)是增大還是減小．(2)分析整個回路的電阻的增減，電流的增減．(3)分析部分電路的電壓、電流如何變化．達標檢測 當堂檢測鞏固反饋1．關于傳感器，下列說法正確的是( )A.所有傳感器都是由半導體材料制成的B.金屬材料也可以制成傳感器C傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的D.水銀溫度計是一種傳感器答案B解析大多數傳感器是由半導體材料制成的，某些金屬也可以制成傳感器，如金屬熱電阻，故A錯，B對；傳感器將非電學量轉換為電學量，因此傳感器感知的應該是“非電信號”，故C錯；水銀溫度計能感受熱學量，但不能把熱學量轉化為電學量，因此不是傳感器，故D錯．2.如圖9所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發光二極管（電流越大，發出的光越強），且R與LED間距不變，下列說法中正確的是（）圖9A.當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大B.當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小C.當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變D.無論怎樣移動滑動觸頭P,L消耗的功率都不變答案A解析 滑動觸頭P左移，其電阻減小，流過二極管的電流增大，從而發光增強，使光敏電阻R減小，最終達到增大流過燈泡的電流的效果.3．（多選）如圖10所示是霍爾元件的示意圖，一塊通電的銅板放在磁場中，板面垂直于磁場，板內通有如圖所示方向的電流，a、b是銅板上、下邊緣的兩點，則（）圖10A.電勢幻＞（pbB.電勢（pb＞幻C.電流增大時，\%一%增大D.其他條件不變，將銅板改為NaCl溶液時，電勢結果仍然一樣答案AC解析銅板中的自由電荷是電子，電子定向移動的方向與電流的方向相反，由左手定則可判斷出電子因受洛倫茲力作用而向b側偏轉，所以（pa＞（pb,A對，B錯；因\b-緯二居，所以電流增大時，\%-增大，C對；若將銅板改為NaCl溶液，溶液中的正、負離子均向b側偏轉，1%-bI=0，即不產生霍爾效應，故D選項錯誤?40分鐘課時作業 強化訓練拓展提升選擇題（1?6題為單選題，7?11題為多選題）1．霍爾元件能（ ）A.把溫度這個熱學量轉換成電阻這個電學量B.把磁感應強度這個磁學量轉換成電壓這個電學量C.把力這個力學量轉換成電壓這個電學量D.把光照強弱這個光學量轉換成電阻這個電學量答案B解析 根據霍爾元件的工作原理，載流子在洛倫茲力作用下漂移，形成霍爾電壓UH二吟,所以，它將磁感應強度這個磁學量轉換成電壓這個電學量，故B正確.2.如圖1所示，R3是光敏電阻（光照時電阻變小），當開關S閉合后，在沒有光照射時，a、b兩點等電勢.當用光照射電阻R3時，則（）圖1a點電勢高于b點電勢a點電勢低于b點電勢a點電勢等于b點電勢a點電勢和b點電勢的大小無法比較答案A解析 R3是光敏電阻，當有光照射時電阻變小，R3兩端電壓減小，故a點電勢升高，因其他電阻的阻值不變，所以a點電勢高于b點電勢，故A正確..如圖2所示，是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制成的傳感器，話筒的振動膜前面有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極.在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發生變化，從而使聲音信號被話筒轉化為電信號，其中導致電容變化的原因是電容器兩板間的( )Y振動膜金屬層\金屬板圖2A.距離變化B.正對面積變化C.電介質變化D.電壓變化答案A解析振動膜前后振動，使振動膜上的金屬層與金屬板間的距離發生變化，從而將聲音信號轉化為電信號，故A正確..如圖3所示是觀察電阻R的阻值隨溫度變化情況的示意圖，現在把杯中的水由冷水變為熱水，關于歐姆表的讀數變化情況正確的是( )圖3A.如果R為金屬熱電阻，讀數變大，且變化非常明顯B.如果R為金屬熱電阻，讀數變小，且變化不明顯C.如果R為熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數變化非常明顯D.如果R為熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數變化不明顯答案C解析 如果R為金屬熱電阻，則讀數變大，但不會非常明顯，故A、B均錯；如果R為熱敏電阻，讀數變化非常明顯，故C對，D錯.5．溫度傳感器廣泛應用于室內空調、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度

變化的特性來工作的.如圖4甲所示，電源的電動勢E=9V,內阻不計；G為靈敏電流表，g當R的溫度等于20℃時，內阻Rg當R的溫度等于20℃時，電流表的示數11=2mA；當電流表的示數12=3.6mA時，熱敏電阻的溫度是( )A．60℃B．80℃CA．60℃B．80℃C．2——L 「一——J L - JI I I廠一「一1 L_L_」I I I t=-1=-i40 80 120 160乙100℃圖4D．120℃答案D解析在20℃時，E答案D解析在20℃時，E=(Rg+R1)11得Rg=500Q，在溫度為t時，E=(Rg+R2)I22，代入數據得R2=2000Q，從題圖乙中可以看出t=120℃,故選D.6.在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發現，設計了一種報警裝置，電路如圖5所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發生變化，導致S兩端的電壓U增大，裝置發出警報，此時( )圖5A增大，裝置發出警報，此時( )圖5A.RM變大，且R越大，U增大越明顯B.RM變大，且R越小，U增大越明顯CRM變小，且R越大，U增大越明顯D.RM變小，且R越小，U增大越明顯答案C解析 當R,變大時，回路的總電阻Rn變大，根據I『E，得干路中的電流減小，S兩端M 總 7 總R總的電壓U二I總RS減小，故選項A、B錯誤；當RM變小時，回路的總電阻R總變小，根據IE總二——，得干路中的電流增大，S兩端的電壓U=I總R增大，而且R越大，R變小時，對總R總 總S M/4、回路的總電阻變化的影響越明顯，即U增大越明顯，故選項C正確，選項D錯誤..關于干簧管，下列說法正確的是( )A.干簧管接入電路中相當于電阻的作用.干簧管是根據熱脹冷縮的原理制成的C.干簧管接入電路中相當于開關的作用D.干簧管是作為電控元件以實現自動控制的答案CD解析干簧管能感知磁場，是因為當兩個簧片所處位置的磁場方向相同時，兩個簧片被磁化而接通，所以是做開關來使用的，當磁場靠近或遠離的時候，就會實現閉合或斷開，故C、D正確，A、B錯誤..如圖6所示為一種自動跳閘的閘刀開關，O是轉軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線，閘刀處于垂直紙面向里、磁感應強度B=1T的勻強磁場中，C、O間距離為10cm.當磁場力為0.2N時，閘刀開關會自動跳開.則要使閘刀開關能跳開，CO中通過的電流的大小和方向為( )圖6圖6A.電流方向C-O B.電流方向O-CC.電流大小為2A D.電流大小為1A答案BC解析只有當OC受到向左的安培力時，閘刀才能自動跳開，根據左手定則知電流的方向是O-C，CO所受安培力大小為F安=BIL=1XIX0.1N=0.2N，從而解得I=2A..如圖7所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動計數的示意圖，其中A是發光儀器，B是光敏電阻(光照增強時電阻變小)，下列說法中正確的是( )圖7A.當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數變小B.當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數變大C.當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數變小D.當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數變大答案AD解析光敏電阻的阻值與光照強度有關，光照強度越大，光敏電阻阻值越小．當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻阻值變小，電路中電流變