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高中物理选修3-2知识复习提纲:第六章 传感器(人教版).pdf

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学 海 无 涯 高三物理选修3-2知识点总结:第六章传感器(人教版) 第六章:传感器 本章从生活中常见的传感器入手,以对传感器的认识过程为主线,以转换思想为理论依 据,深入研究了传感器的原理、应用以及自动控制电路的设计,重点是对传感器的认识过程、 传感器的原理的理解及其在各领域的广泛应用,学会由非电学量转换为电学量的转换思想, 掌握传感器和自动控制电路的工作过程,会用传感器和转换思想,设计简单的自控装置。 知识构建: 新知归纳: 一、 传感器及其工作原理: 传感器是这样一类元件:它能够感受诸如力、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成为电压、电流等电学量,或转换成为电路的通断。 ● 传感器的分类: 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的,根据测量的不同,可将传感 器分为物理型、化学型和生物型。 ① 物理型传感器是:利用被测量物质的某些物理性质(如电阻、电压、电容、磁场等) 发生明显变化的特性制成的,如光电传感器、力学传感器等。 ② 化学型传感器是:利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感 元件制成的。 ③生物型传感器是:利用各种生物或生物物质的特性做成的,用以检测与识别生物体内 1 学 海 无 涯 化学成分的传感器,生物或生物物质,主要是指各种酶、微生物、抗体等,分别对应酶传感 器、微生物、传感器、免疫传感器等等 ● 传感器的原理: 传感器感受的通常是非电学量,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而它输 出的大多是电学量,如电压、电流、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,一般要经过放 大等处理后,再通过控制系统产生各种控制动作。 ● 光敏电阻 现象:光敏电阻在光照条件下,电阻值很小;在无光条件下,电阻值很大。普通电阻与 光照条件无关。 分析论证:光敏电阻由半导体材料制成,无光照时,载流子极少,导电性不好;随着光 照的增强,载流子增多,导电性变好,普通金属电阻内自由电子受光照影响很小,所以电阻 一般与光照条件无关。 特点:光敏电阻的电阻大小与光照的强弱有关,光照强度越大,电阻越小。 ● 热敏电阻和金属热电阻: 特点:热敏电阻的阻值大小与温度的高低有关,温度变化,阻值有明显变化。 作用:热敏电阻是将温度的高低这个热学量转换为电阻这个电学量。 ● 金属热电阻: 有些金属的电阻率随温度的升高而增大,这样的电阻也可以做成传感器,称为热电阻, 金属电阻随温度的升高而增加。 热敏电阻与金属热电阻的区别: 热敏电阻和金属热电阻都随温度的变化而变化,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围 大,但灵敏度较差;热敏电阻的灵敏性好,但化学稳定性较差。 ● 霍尔效应: 厚度为凿的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当恒定电流I通过导体 板时,导体板的左右侧面出现电势差,这种现象称为霍尔效应 ● 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。 2 学 海 无 涯 ● 霍尔电压公式: = 其中k为比例系数,称为霍尔系数,其大小与薄片的材料有关. 二、传感器的应用: ● 力传感器的应用——电子秤 力传感器的构造:常见的力传感器是由金属梁和应变片组成,力传感器的原理,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,在梁的自由端施加力云,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,下表面的电阻变小,力越 大,弯曲形变越大,应变片
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