2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第5章传感器本章总结(2)课件

传感器本章总结\n[先总揽全局]\n\n[再填写关键]①电学②温度③光④磁电⑤电子秤⑥话筒⑦电熨斗\n⑧温度报警器⑨光控⑩火灾\n1.传感器传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等非电学量按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等电学量或转换为电路通断的一类元件．原理如下所示：\n2．光敏电阻光敏电阻是用半导体材料制成的,其特点是在被光照射时电阻会发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大,其作用是把光学量转换为电学量．3．热敏电阻和金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．其特点是化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差．\n热敏电阻是由半导体材料制成的,其电阻率对温度非常敏感．热敏电阻有正温度系数(PTC热敏电阻)、负温度系数(NTC热敏电阻)两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大,负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量．\n4．电容器平行板电容器的电容大小与极板正对面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为相应的电容变化．例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化．\n如图61甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的IU关系曲线图．(1)为了通过测量得到如图甲所示IU关系的完整曲线,在图61乙(a)和(b)两个电路中应选择的是_________；简要说明理由：____________________________.(电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0～100Ω)\n\n图61\n(2)在图62所示电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的IU关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω.图62(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子．\n\n\n1．如图63所示,一热敏电阻RT放在控温容器M内；Ⓐ为毫安表,量程6mA,内阻为数十欧姆；E为直流电源,电动势约为3V,内阻很小；R为电阻箱,最大阻值为999.9Ω；S为开关．已知RT在95℃时的阻值为150Ω,在20℃时的阻值约为550Ω.现要求在降温过程中测量在95～20℃之间的多个温度下RT的值．图63\n(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M内的温度,使得RT的温度为95℃.③将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全．④闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录________．\n⑤将RT的温度降为T1(20℃＜T1<95℃)；调节电阻箱,使得电流表的读数________,记录________．⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________．⑦逐步降低T1的数值,直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.【解析】由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表,所以应该用“替代法”,考虑到用电流表观察而保证电路中电阻不变,因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路,\n而且热敏电阻RT的阻值在95℃和20℃时是已知的,所以如果热敏电阻的初始温度为95℃,则电流表示数不变时,电阻箱和热敏电阻的阻值之和应保持150Ω和电阻箱的初值之和不变；如果热敏电阻的初始温度为20℃,则电流表示数不变时,电阻箱和热敏电阻的阻值之和应保持550Ω和电阻箱的初值之和不变．因此可以测量任意温度下的电阻．\n【答案】(1)实验原理电路图如图所示(2)④电阻箱的读数R0⑤仍为I0电阻箱的读数R1⑥R0－R1＋150Ω\n以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起,在实际问题中既可以直接考查传感器知识,也可以考查敏感元件的敏感特性,几种传感器及与其相联系的物理知识,如表：传感器种类敏感元件与之相联系的物理知识光电传感器光敏电阻直流电路动态分析温度传感器热敏电阻直流电路问题力传感器压敏电阻力学、运动学与直流电路电容传感器电容器力、运动与含电容电路\n青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如夜晚)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,夜晚打开．电磁开关的内部结构如图64所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．\n当励磁线圈中电流大于等于50mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开；电流小于50mA时,3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA.图64\n(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图．光敏电阻R1,符号灯泡L,额定功率40W,额定电压36V,符号保护电阻R2,符号电磁开关,符号\n蓄电池E,电压36V,内阻很小开关S,导线若干(2)回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200Ω,励磁线圈允许加的最大电压为______V,保护电阻R2的阻值范围为______Ω.\n②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通．为此,电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明．答：__________________________________.③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子．答：____________________________________.\n【解析】(1)电路原理如图所示．\n\n【答案】(1)见解析(2)①20160～520②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当磁铁吸合铁片时,3、4之间接通；不吸合时,3、4之间断开　③见解析\n2．为了节能环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx)．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018\n(1)根据表中数据,请在图65甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点．(2)如图65乙所示,当1、2两端加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)\n\n提供的器材如下：光敏电阻Rp(符号,阻值见上表)；直流电源E(电动势3V,内阻不计)；\n定值电阻：R1＝10kΩ,R2＝20kΩ,R3＝40kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．\n【答案】(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如下图所示：\n光敏电阻的阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小．(2)电路原理图如下图所示．