器与现代社会4.3_4.4用传感器做实验信息时代离不开传感器学案沪科版选修3_2.doc
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1、14.3 用传感器做实验 4.4 信息时代离不开传感器目标定位 1.知道温度传感器、力传感器的原理和应用.2.理解霍尔元件的原理.3.了解现代生产、生活中常用的传感器.一、实验中常见的几种传感器的分析1.温度传感器的原理温度传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的,它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量.如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制器、火警报警器、恒温箱等.2.力传感器的原理如图 1 所示,力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力,应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量.图 13.磁传感器的原理(霍尔效应的应用)(1)霍尔元件是一种
2、磁敏感元件.(2)霍尔效应:如图 2 所示,在金属薄片相对的两侧面通以控制电流 I,在与薄片垂直方向施加磁感应强度为 B 的磁场,那么,在垂直于电流和磁场方向的另外两个侧面将产生与控制2电流和磁场成正比的电动势 UH,这种现象称为霍尔效应,即 UH RH .IBd图 23例 1 (多选)如图 3 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 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(工作面是指较大的平面)( )图 3A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面, UH将变大B.在测定地球两极
3、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将发生变化答案 ABD解析 将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时, B 增大, I 恒定,由公式 UH 知RHIBdUH将变大,选项 A 正确;地球两极的磁场方向在竖直方向上,所以霍尔元件的工作面应保持水平,使 B 与工作面垂直,选项 B 正确;地球赤道上的磁场沿水平方向,只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北时, B 才与工作面垂直,选项 C 错误;改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角, B 在垂直工作面方向上的大小发生变化, UH将发生变化,选
4、项 D 正确.例 2 按图 4 所示连接好电路,合上 S,发现小灯泡不亮,原因是_;用电吹风对热敏电阻吹一会儿,会发现小灯泡_,原因是_;停止吹风,会发现_;把热敏电阻放入冷水中会发现_.图 4答案 由于热敏电阻阻值较大,左侧电路电流较小,电磁铁磁性较弱吸不住衔铁 亮了 电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,电路中电流增大,电磁铁吸住衔铁,右侧电路接通 小灯泡不会立即熄灭,因为热敏电阻温度仍然较高 小灯泡熄灭二、随处可见的传感器1.红外测温仪:是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置.2.数码相机和摄像机:敏感元件叫做电荷耦合器件(CCD),它能将光信号转换成模拟电信号,模拟电信号再通过 A/D
5、转换器转换成数字电信号.3.酒精浓度测试仪:敏感元件是酒精传感器.在生活中还有煤气报警器、火警报警器、红外报警器、防盗报警器等等.工业生产中有热轧4生产线上的传感器,农业生产中有空气湿度传感器、土壤湿度传感器、土壤营养传感器等等.例 3 如图 5 所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图,罩内装有发光二极管 LED、光电三极管和不透明的挡板.平时光电三极管接收不到 LED 发出的光,呈现高电阻状态.发生火灾时,下列说法正确的是( )图 5A.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报
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