1、第6章 第一节 传感器及其工作原理,课标定位 学习目标：1.知道什么是传感器 2知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔元件 3知道传感器的工作原理 重点难点：对传感器工作原理的理解,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,第一节 传感器及其工作原理,课前自主学案,课前自主学案,一、什么是传感器 1定义：感受_量，并能把它们按照一定的规律转换为_量，或转换为电路的_的一类元件,非电学,电学,通断,二、光敏电阻 1特点：电阻值随光照增强而_ 2原因分析：光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子_，导电性能_；随着光照的增强，载流子_，导电性_ 3作用：把_这个光学量转换为_这个电学量
2、,减小,少,差,增多,增强,光照强度,电阻,三、热敏电阻和金属热电阻,四、霍尔元件 1组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N,就成为一个霍尔元件 2原理：E、F间通入恒定的电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场B时,薄片中的载流子就在_力作用下,向着与_和_都垂直的方向漂移，使M、N间出现_ (如图611所示),图611,磁场,磁场,电流,电压,3霍尔电压：UH_，d为薄片厚度，k为霍尔系数一个霍尔元件的d、k为定值，若保持I恒定，则UH的变化就与B成_ 4作用：把_这个磁学量转换为_这个电学量,正比,磁感应强度,电压,核心要点突破,一、对热敏电阻和金属热电阻的理解 1热敏
3、电阻图612 用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显，如图612所示，(1)为某一热敏电阻的电阻温度特性曲线,2热敏电阻的两种型号及其特性 热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器,3热敏电阻的用途 热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于： (1)利用电阻温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿； (2)利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用； (3)利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面等,4金属热电阻 有些金属的电阻率
4、随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为金属热电阻如图612中的(2)为金属导线电阻温度特性曲线 相比而言，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大,而热敏电阻的灵敏度较好 特别提醒：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测量范围大，而热敏电阻的灵敏度较高,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.如图613为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是( )图613,A图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D图线2的
5、材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 解析：选BD.热敏电阻是由半导体材料制成的，其稳定性差，测温范围小，但灵敏度高，其电阻随着温度的升高而减小金属电阻阻值随温度的升高而增大，图线1是金属电阻，图线2是热敏电阻,二、霍尔元件 1霍尔元件 如图614所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件图614,2霍尔效应的原理 外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左右两侧会形成稳定的电压,特别
6、提醒：判断电势高低时首先明确载流子是正电荷还是负电荷,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2霍尔元件能转换哪个物理量( ) A把温度这个热学量转换成电阻这个电学量 B把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C把力这个力学量转换成电压这个电学量 D把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量 答案：B,如图615所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当光照射到R3上的光强度增大时( ) A电压表的示数增大 BR2中电流减小 C小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大,课堂互动讲练,图615,【思路点拨】 光敏电阻有随着光照强度的增强而阻值减小的特征，由闭合电路欧姆定律及串并联的分压
7、、分流原理对电路进行动态分析,【自主解答】 当照射光强度增大时，光敏电阻R3的阻值变小，R3与L串联后再与R2并联的总电阻值变小、干路中总电流变大，R1两端电压变大，A正确；R2两端电压减小，通过R2的电流减小，B正确；总电流变大，通过R2的减小，所以通过小灯泡L的电流变大，灯泡变亮，功率增大，C正确因为干路中电流变大，内电压变大，路端电压变小，D错误故选ABC. 【答案】 ABC,【规律总结】 考查光敏电阻，常与直流电路相联系串并联电路的特点、动态分析成为这一类问题考查的热点内容,变式训练1 如图616所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时
8、，则( )图616,AR3的电阻变小，a点电势高于b点电势 BR3的电阻变小，a点电势低于b点电势 CR3的电阻变大，a点电势高于b点电势 DR3的电阻变大，a点电势低于b点电势 解析：选A.光照射R3时，由光敏电阻特性，R3的电阻变小，所以UR3减小，a点电势升高，即a点电势高于b点电势，A正确,在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制如图617所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小),C为电容器当环境温度降低时( ),图617,A电容器C的带电量增大 B电压表的读数增大 C电容器C两板间的电场强度减小 DR1消耗的功率增大,【答案】
9、AB 【规律总结】 解此类问题时，R2相当于一个滑动变阻器要把R2与金属热电阻区别开,变式训练2 如图618所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间若往Rt上擦一些酒精，表针将向_(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向_(填“左”或“右”)移动图618,解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小,指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏 答案：左 右,图619,【答案】 (1)evB (2)证明见精讲精析,变式训练3 如图6110所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况以下说法中正确的是( )图6110,A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大 B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化,
