高中物理 第6章 传感器 第2节 传感器的应用预习导航素材 新人教版选修3-2（通用）

高中物理 第6章 传感器 第2节 传感器的应用预习导航素材 新人教版选修3-2（通用）

传感器的应用 ‎ 预习导航 情境导入 课程目标 ‎1.了解传感器在日常生活和生产中的应用 ‎2．了解传感器应用的一般模式 ‎3．理解传感器在电子秤、电熨斗、电饭锅中的应用 ‎4．理解光传感器在鼠标器和火灾报警器中的应用 一、传感器应用的一般模式 二、力传感器的应用——电子秤 ‎1．组成：电子秤使用的测力装置是力传感器。常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成的。‎ 敏感元件：应变片。‎ ‎2．原理：如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小，F越大，弯曲形变越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小，传感器把这两个电压的差值输出，外力越大，输出的电压差值也就越大。‎ ‎3．作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。‎ 三、温度传感器的应用 ‎1．电熨斗 ‎(1)组成：它主要由调温旋钮、升降螺钉、绝缘支架、触点、双金属片、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成。如图所示。‎ ‎(2)敏感元件：双金属片。‎ ‎(3)工作原理：温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生形变从而控制电路的通断。‎ 常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热。温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。‎ 思考 若需要提高电熨斗的自动控制温度，应该如何去操作？‎ 提示：调节温度旋钮使升降螺钉适当下移。‎ ‎2．电饭锅 ‎(1)构造：如图所示。它的主要元件是感温铁氧体，感温铁氧体主要材料是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的。‎ 电饭锅的结构 ‎(2)敏感元件：感温铁氧体。‎ ‎(3)工作原理 ‎①居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103_℃时，失去磁性，这一温度称为“居里温度”。‎ ‎②自动断电原理：用手按下开关按钮，触点接通，通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到约‎103 ℃‎时，铁氧体失去磁性，与永磁体失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开。‎ 思考 如果用电饭锅烧水，水沸腾后，能否自动断电？‎ 提示：不能。因为水沸腾后水温保持‎100 ℃‎不变，故不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到‎103 ℃‎才能自动断电。‎ 四、光传感器的应用——火灾报警器 ‎1．组成：发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。‎ ‎2．工作原理：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。‎