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(共23张PPT)
4.4传感器
传感器及其工作原理
1.物理传感器
力传感器、磁传感器、声传感器
体温计——温度传感器
电子秤——压力传感器
霍尔元件
2.化学传感器
报警器——气体传感器
分析仪——离子传感器
3.生物传感器
利用葡萄糖生物传感器制成的
血糖仪
一.光敏电阻
1.构造：把硫化镉（CdS）涂敷在绝缘板上，在其表面用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极，就制成了光敏电阻
2.光敏电阻的特性：光照越强，电阻越小
光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，原因是：硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
3.光敏电阻将光照强弱这个光学量转化为电阻这个电学量的传感器元件
二.金属热电阻和热敏电阻
1.作用：温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器
2.区别：
①热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；
金属热电阻的阻值随温度的升高而增大
②热敏电阻化学稳定性差，测温范围较小，但灵敏度较高；
金属热电阻化学稳定性好，测温范围较大，但灵敏度较差
③制作材料：热敏电阻：半导体 金属热电阻：金属
R
T
o
应用实例——低油位报警装置
干簧管
干簧管的玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，有磁体靠近时，两簧片被磁化接通。
干簧管将外界附近有无磁场转换为电路中有无电流。
干簧管是一种传感器，
干簧管：里面是惰性气体；干黄片容易磁化
电容式传感器
电容式位移传感器把位移力学量转换为电容电学量。
（1）测定角度θ：
（3）测定液面高度h：
（2）测定压力F：
定片
动片
θ
电介质
金属芯线
导电液体
待测压力F
固定电极
可动电极
话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。
如图，某同学自制的电子秤原理示意图．目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量．托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计．滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器R的最上端，此时电压表示数为零．设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力．
求电压表示数U与所称物体质量m的关系式？
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。
106页4：如图所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是(　　)
A．常温时上下触点是接触的
B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下移一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些
(1)开始煮饭时，用手压下开关按钮，使永磁体与感温铁氧体相吸，触点相接，接通电路，才能开始加热;手松开后，由于锅內的温度低，感温铁氧体与永磁体相吸，而不能使按钮恢复到图示状态。
(2)水沸腾后，锅内大致保持100℃不变
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升高至临界点103℃时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热。
(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于临界点103℃，电饭锅不能自动断电只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。
。
温度传感器----电饭煲
100页3：如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃时，下列说法中正确的是(　　)
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮会跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起
思考：未工作时两触点是否断开？
98页
　关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是(　　)
A．应变片都是由导体材料制成
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
应变片多用半导体材料制成
传感器输出的是应变片上、下两表面的电压差
且随外力增大，输出电压差值增大
（2023·辽宁·模拟预测）某实验小组为改装一电子秤，选用器材如下：电动势为3V的电源（内阻不计）、量程为0～3V的理想电压表、阻值为5欧的定值电阻R0、阻值随长度均匀变化的电阻丝R（长度为0.05m，总阻值为25欧）、轻弹簧（电阻不计）、托盘、开关、导线等，实验原理如图甲所示；电阻丝的滑动端与轻弹簧上端相连，当托盘中没有放重物时，滑动触头恰好指在电阻丝的最上端，此时电压表示数为零，g取10m/s2。
防止出现短路，保护电源 10000 正比
甲方案更优，因为电压表示数与重物质量成正比关系电子秤的刻度可以在电压表上均匀标示出来
如图所示，图甲为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．
(1)应该把恒温箱内的加热器接在___(选填“A、B端”或“C、D端”)．
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃,可变电阻R′的阻值应调节为 Ω.
．如图所示，一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起使触头C离开，而是过一小段时间才执行这个动作。下列说法正确的是（　　）
A．线圈B不闭合，仍会产生延时效应 B．将衔铁D换成铜片，延时效果更好 C．保持开关S闭合，线圈B中磁通量为零 D．断开开关S的瞬间，线圈B中的电流从上往下看为顺时针方向
A.线圈B不闭合时，当S断开后，在线圈B中不会产生感应电流，铁芯上不会有磁性，则不会产生延时效应，选项A错误；B.因铜不是磁性材料，则将衔铁D换成铜片，会将失去延时效果，选项B错误；C.保持开关s闭合，线圈B中磁通量不变，但不为零，选项C错误；D.断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈B中的电流从上往下看为顺时针方向，选项D正确。
105页
当光照光电二极管时，二极管导通，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁 M 被磁化，将衔铁 N 吸住，从而使机床电路接通。当手不慎伸入危险区域时，由于遮住了光线，光电二极管截止，控制电路中无电流，电磁铁失去磁性，在衔铁所带弹簧的作用下，衔铁 N 自动离开 M ，机床电路断开，从而避免事故发生。
105页1：某同学设计了一个如图所示的加速度传感器，较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。将此加速度传感器固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确是（　　）
A．当物体向左加速运动时，电压表的指针将向左偏
B．若电压表的示数不变，则说明物体做匀速直线运动
C．若电压表的示数增大，则说明物体的速度正在增大
D．电压表表盘上各刻度对应加速度值的刻度是均匀的
A．当物体有向左的加速度a时，滑块所受的弹簧的合力向左，滑块向右移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P端的电势高于Q点的电势，则电压表的指针将向零点右侧偏转；B．若电压表的示数不变，说明物块所处的位置不变，则所受合力恒定，加速度恒定，则说明物体做匀变速直线运动；C．若电压表的示数增大，则说明物体离中心位置的距离增大，则物体的合外力增大，即加速度增大，但加速度方向和速度方向可以同向和反向，则物体的速度增大或减小，故C错误；
107页3：
平时光电三极管在不透明挡板的阻碍下接收不到发光二极管的光，电阻较大；
当有烟雾时，光发生散射照到三极管上电阻减小
如图甲为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性，由图丙中给定的器材设计一个自动光控电路

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