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【灵宝一高教师精编课件】高中物理人教版选修3-2_6.2传感器应用(一)

上传时间: 2014-08-23

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6.2 传感器的应用（一）

传感器应用的一般模式：

一.力电传感器的应用——电子秤

阅读教材，思考并回答问题：

（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？

应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量

（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？

（2）简述力传感器的工作原理。

练习.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）

A.应变片是由多用半导体材料制成。

B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小。

C.传感器输出的是应变片上的电压

D.外力越大，输出的电压差值也越大。

A B D

二. 声传感器的应用——话筒

声电传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器

常见的动圈式话筒和电容式话筒都是声电传感器。

动圈式话筒的工作原理

膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。优点：结实耐用，实用，方便

电磁感应现象

电容式话筒的工作原理

利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压．优点：保真度好。

驻极体话筒的工作原理

驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜．优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。

练习：（2003上海试题）唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是 ( )

A 该传感器是根据电流的磁效应工作的

B 该传感器是根据电磁感应原理工作的。

C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变

D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势

练习：如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（）

（A）距离变化。（B）正对面积变化

（C）介质变化（D）电压变化

三．温度传感器的应用——电熨斗

常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。

双金属片温度传感器：

电熨斗

双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断.

P57思考与讨论

思考与讨论：

（1）常温下，上、下触点应是接触的还是

分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？

（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设

定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？

（1）常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．

（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．

课本问题与练习

1、（1）冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盆体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的低温时拉簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作．

（2）凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性膜盒3共同控制弹簧片4的运动，故弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度．

课本问题与练习

2．该同学设计的电路在原理上可行，当滑动片P在滑动变阻器中央时P、Q等势，电压表指针指中央零点．

这个装置可以同时测出加速度大小和方向，大小可通过电压表示数大小表示，方向可通过偏转方向判定．

当物体具有图示方向的加速度a时，滑块向左移，则变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变阻器时电势降落大，则Q点电势高于P点，则指针应向零点左侧偏转．

课本问题与练习

（1）A、B端

（2）由图甲知，t=100℃时R=50Ω，则继电器电路中电流在100℃时，，其中为继电器的电阻。

代入数据解得，

练习、如图所示是一种热敏电阻（PTC元件）的电阻R随温度t变化的关系图线，这种元件具有发热、控温双重功能．常见的电热灭蚊器中就使用这种元件来加温并控制温度．如果将该元件接到220V恒定电压下，则

A．通电后，其电功率先增大后减小。

B．通电后，其电功率先减小后增大

C．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1不变

D．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1 到t2之间的某一值不变。

练习、（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 ( )

A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化。

C. 物体M不动时，电路中没有电流

D. 物体M不动时，电压表没有示数

用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。

解：光敏电阻受到光照射时电阻变小，将光敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端，如图示：

将交流电源与路灯接入c、e之间。

光暗时光敏电阻值大，ab间电流小，磁性弱，ce处于闭合，灯亮。

光亮时，光敏电阻值小， ab间电流大，磁性强，吸住衔铁，电路ce处断开，灯灭。

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