高中物理 第三章 传感器 第一节 认识传感器素材 粤教版选修3-2（通用）

高中物理 第三章 传感器 第一节 认识传感器素材 粤教版选修3-2（通用）

第一节 认识传感器 ‎ ‎【思维激活】‎ 在爱国主义教育影片《地雷战》中，有鬼子拿着探雷器探测地雷的镜头。你知道探雷器是利用什么工作原理的吗？‎ 提示：探雷器是利用涡流工作的。它的组成主要是一个长柄线圈，线圈中通有变化的电流，线圈中通有变化的电流，线圈贴着地面涡流，涡流的磁场反过来会影响线圈中的电流，使探雷器发出警报声。这种探 雷器只能探测金属地雷或有较大金属部件的地雷。像《地雷战》中的石头地雷它是探测不到的。‎ ‎【自主整理】‎ 传感器：1。传感器是能将所感受的物理量如 力 、 热 、 光 、 声 等换成便于 电学 的量的一种元件。‎ ‎2.光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号的传感器；热电传感器是利用热敏电函将温度信号转换成电信号的传感器。‎ ‎【高手笔记】‎ ‎1.传感器 传感器是通过对某一物理量敏感的元件（如光敏电阻、热敏电阻等）将感受的信号（如：力、热、光、声信号）转换成便于测量的量（一般是电学量）从而直接反应出具体变化。‎ 传感器中的主要部件一般是阻值容易随光照、温度、受力等变化而变化的材料制成的电阻。如光敏电阻、热敏电阻，就可以把光、热的信号变化转换为电信号的变化。如果这些电阻再和继电器、控制系统配合，就可以进行自动计数、自动报警等自动控制工作了。‎ ‎2.光电计数器是怎样实现自动计数的？‎ 剖析：光电计数器利用光敏电阻的特性，当射向光敏电阻的光被遮，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高；当射向光敏电阻的光无物品挡住时，光敏电阻的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低，这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会将其转化为相应的数字，实现自动计数的功能。‎ ‎【名师解惑】‎ ‎1.光敏电阻的阻值与光照强度是什么关系？‎ 剖析：光敏电阻的阻值随强度的增大而减小，有的光敏电阻在无光照射时为几十兆欧姆，当光照射后电阻只有几十千欧姆。‎ ‎2.热敏电阻的阻值与温度高低是什么关系？‎ 剖析：半导体的电阻率随着温度的上升而明显下降，（负温度系数），这与金属的电阻率随温度的升高而增加是不同的，如半导体锗材料，当温度从‎20℃‎上升到‎32℃‎时，它的电阻率将减小一半左右。‎ ‎【讲练互动】‎ 例1.如图‎3-1-1‎所增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，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当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（ ）‎ 图‎3-1-1‎ A.h增大 B.h减小 C.h不变 D.无法确定 解析：由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极，当液面高度发生变化时，相当于两极正对面积发生变化，会引起电容的变化，与平行板电容器类比可得，导电液体深度h增大时，导电芯和导电液体正对面积增大，电容器的值变大，故答案是A。‎ 答案：A ‎【变式训练】‎ ‎1.如图‎3-1-2‎所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触头开关，S为开关，J为电池。请利用上述器材，设计一个住宅楼顶上的自动注水装置。‎ 图‎3-1-2‎ ‎（1）连接电路图（如图‎3-1-2‎）‎ ‎（2）简述其工作原理。（涉及的元件可用字母代替）‎ 解析：（1）电路图如图‎3-1-3‎所增：‎ 图‎3-1-3‎ ‎（2）按图接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路（控制电路）工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E。使S2‎ 断开，电机M不工作，停止注水，当水位下降使B与S1脱离接触时，控制电路停止工作，F无磁性，D拉开E，使S2接通，M工作。‎ ‎【问题探究】‎ ‎【问题】探究变隙电感式压力传感器是如何测量压力的？‎ ‎【导思】根据压力的变化分析引起其它量的变化。‎ ‎【探究】图‎3-1-4‎是变隙电感式压力传感器的结构图。它由膜盒、铁芯、衔铁及线圈等组成，衔铁与膜盒的上端连在一起。当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P的作用下产生与压力P大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动，从而使气隙发生变化，流过线圈的电流 也发生相应的变化，电流表A的指示值反映了被测压力的大小。‎ 图3-1-4‎