高中物理 第三章 传感器 第二节 传感器及其工作原理素材 粤教版选修3-2（通用）

高中物理 第三章 传感器 第二节 传感器及其工作原理素材 粤教版选修3-2（通用）

第二节 传感器及其工作原理 ‎ ‎【思维激活】‎ 怎样从传感器的概念来理解传感器的原理及其用途？‎ 提示：传感器将非电学物理量转化为电学物理量，故可利用传感器来通过电学信号的变化研究力、热、光、声等。‎ ‎【自主整理】‎ 传感器的工作原理：传感器是能将所感受的非电学物理量（如力、热、光、声）等转化成电学量（电压、电流等）的一种元件，其工作原理是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号转换成便于处理的电信号，温度传感器是利用热敏电阻将温度信号转换成电信号，光电传感器是利用光敏电阻把光信号转换成电信号等等。‎ ‎【高手笔记】‎ 要理解此原理，首先还得从理解传感器的概念着手，传感器是能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的一类元件。‎ 其次还要了解热敏元件，光敏元件等的工作原理，并知道其在实际生活中都有哪些应用，其实热敏元件以及其光敏元件它们是应用半导体导电性能受外界条件影响很大这一特点制成。‎ 因此，（1）可以依据半导体材料的温度特性，制成体积很小的热敏电阻，它能够将温度变化转化为电信号，测量这种电信号，就可以知道温度变化的情况，这种测量方法反应快、精度高。‎ ‎（2）可以依据半导体材料的光照特性，做成体积很小的光敏电阻，它可以起到开关作用，在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中有广泛应用。‎ ‎【名师解惑】‎ 怎样理解传感器将其它信号转化为电信号的原理？‎ 剖析：1.可制成热敏电阻，把温度的变化转化为电信号。‎ 有的半导体，在温度升高时电阻减小得非常迅速，它能将温度变化转化成电信号，测量这种电信号，就能知道温度的变化情况。‎ 如自动防火报警器中就有这种热敏电阻，当温度升高到一定（快接近物质的着火点）时，这种热敏电阻的电阻值迅速减小，使电路接通，从而使警铃发出警报。‎ 又如电子测温仪中的热敏电阻，能迅速地把人的体温变化转化为电信号，在显示屏上显示出人的体温。‎ ‎2.可制成光敏电阻，把光的变化转化为电信号。‎ 有的半导体，在光照下电阻大大减小，它能将光的变化迅速转化为电信号，在自动控制设备中有广泛的应用，如光电计数器就是利用光敏电阻自动计数的。‎ ‎3.在纯净的半导体材料中掺入微量的杂质，可以制成晶体二极管和晶体三极管——统称晶体管。‎ 晶体管（二极管、三级管）、电阻、电容、电感线圈（以后将学习）这四类电学元件组成了复杂、神秘、缤纷多彩的电子世界，从收录机、电视机、计算机、雷达、制造导弹到人造卫星的控制和回收都离不开它们。‎ ‎【讲练互动】‎ 例1.下列说法正确的是（ ）‎ A.绝缘体是绝对不能导电的 B.电阻率介于导体和绝缘体之间的物质都是半导体材料 C.导体能导电是因为导体内有大量的自由电子，绝缘体的导电性能很差是因为绝缘体内的自由电子极少 D.当温度升高时，半导体的电阻率明显减小 解析：本题的关键是理解导体、绝缘体、半导体的概念，要形成电流，除有电势差外，还应有可自由移动的电荷，导体的导电性能好是因为导体中有大量的自由电子，绝缘体的导电性能很差，是因为绝缘体内的自由电子很少，C项正确；绝缘体内有很少的自由电子，若两端加上电压，这些自由电子将在电场力作用下发生定向移动，可形成极其微弱的电流，故A项错误；半导体材料不光要求电阻率介于导体和绝缘体之间，而且要求电阻率随温度的升高而减小，故B项错误，D项正确。‎ 答案：CD ‎【变式训练】‎ ‎1.对热敏电阻，正确的叙述是（ ）‎ A.受热后，电阻随温度的升高而迅速减小 B.受热后，电阻基本不变 C.热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高 D.以上说法都不对 答案：AC ‎【问题探究】‎ ‎【问题】干簧管是怎样起开关作用的？‎ ‎【导思】有磁场的簧片被磁化、无磁场时，簧片失去磁性。‎ ‎【探究】干簧管内部的两个簧片是软磁性材料做成的。当它附近有磁场存在时，两个簧片被磁化而吸引在一起，接通了电路；当磁场消失后，簧片又失去磁性而断开，所以干簧管是可以用磁场来控制开关的。‎