第五章 传感器 课时2　常见传感器的工作原理及应用（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）选择性必修 第二册

课时2　常见传感器的工作原理及应用 核心 目标 1. 认识传感器主要元件是敏感元件，知道利用其特性可以制作不同传感器． 2. 了解光敏电阻、电阻应变片等材料的物理特性，利用电容器的结构特点，设计电容式位移传感器． 要点梳理 要点1　光敏电阻 1. 特点：光照越强，电阻_____． 2. 原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能_____；随着光照的_____，载流子增多，导电性_____． 3. 作用：把_____这个光学量转换为_____这个电学量，是光电传感器中常见的光敏元件． 要点2　热敏电阻和金属热电阻 1. 热敏电阻 热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线，温度升高，电阻_____． 甲 乙 2. 金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而_____，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线． 3. 热敏电阻与金属热电阻的区别 热敏电阻 金属热电阻 特点 电阻随温度的变化而变化，且非常明显 电阻率随温度的升高而增大 制作材料 半导体 金属导体 优点 _____好 _____好，测温范围大 作用 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 特别提醒：按热敏电阻随温度变化的规律：热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻，正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大，负温度系数的热敏电阻随温度升高电阻减小． 要点3　电阻应变片 1. 应变式力传感器的构造 如图所示，应变式力传感器由金属架和_____组成．其中，应变片是一种敏感元件． 2. 应变式力传感器的工作原理 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_____，下表面应变片的电阻变_____．F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则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．因此可得，力F越大，输出的电压差值就越大． 3. 应变式力传感器的作用 应变式力传感器能够把_____这个力学量转换成_____这个电学量． 即学即用 1. 易错辨析 (1) 随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(　　) (2) 只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．(　　) (3) 电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电信号．(　　) (4) 热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏．(　　) 2. (2024·安徽合肥一中)传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造等方面，下列关于传感器元件的说法中，正确的是(　　) A. 光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而增大 B. 金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值都会随着温度的升高而增大 C. 电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，贴在其表面的应变片阻值变大 D. 电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电阻这个电学量 考向1　敏感元件的认识与使用 1. 光敏电阻的导电特性 光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强． 应用：光控电路、光电计数器、报警器． 2. 热敏电阻和金属热电阻的特点 (1) 热敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻． (2) 电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻． (3) 金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大． 热敏电阻或金属热 ... ...