第一篇：《傳感器的應(yīng)用(一)》示范教案

知識改變命運(yùn)，學(xué)習(xí)成就未來

6.2 傳感器的應(yīng)用

（一）★新課標(biāo)要求

（一）知識與技能

1．了解力傳感器在電子秤上的應(yīng)用。2．了解聲傳感器在話筒上的應(yīng)用。3．了解溫度傳感器在電熨斗上的應(yīng)用。

（二）過程與方法

通過實驗或演示實驗，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

在了解傳感器原理及應(yīng)用時，知道已學(xué)知識在生活、生產(chǎn)、科技社會中的價值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。★教學(xué)重點(diǎn)

各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。★教學(xué)難點(diǎn)

各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)?！锝虒W(xué)方法

實驗法、觀察法、討論法?！锝虒W(xué)工具

駐極體話筒的工作電路示教板，示波器，學(xué)生電源，電熨斗，日光燈起動器（若干）★教學(xué)過程

（一）引入新課

師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了傳感器及其工作原理。傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類元件。請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件？

生：光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。熱敏電阻將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。

師：這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用。

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［板書課題］傳感器的應(yīng)用

（一）（二）進(jìn)行新課

1、傳感器應(yīng)用的一般模式師：閱讀教材開頭幾段，然后合上書，在練習(xí)本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。

生：閱讀教材并在練習(xí)本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。

師：下面學(xué)習(xí)幾個傳感器應(yīng)用的實例。2．力傳感器的應(yīng)用——電子秤

師：閱讀教材61頁最后一段，思考并回答問題。

（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。

（3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？ 生：閱讀教材，思考并回答問題。

師：總結(jié)點(diǎn)評，結(jié)合板畫強(qiáng)調(diào)講解應(yīng)變片測力原理（如圖所示）。

應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。3．聲傳感器的應(yīng)用——話筒

師：閱讀教材62頁有關(guān)內(nèi)容，思考并回答問題。（1）話筒的作用是什么？

（2）說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。

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（3）說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點(diǎn)是什么？（4）駐極體話筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？ 生：閱讀教材，思考并回答問題。

生1：話筒的作用是把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。

生2：動圈式話筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動，連接在膜片上的線圈隨著一起振動，線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個信號電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。

生3：電容式話筒的工作原理：利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電．當(dāng)聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓．

優(yōu)點(diǎn)：保真度好。

生4：駐極體話筒的原理同電容式話筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜．優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，工作電壓低。

師：指出：駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象：將電介質(zhì)放入電場中，在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)正電荷與負(fù)電荷的現(xiàn)象．某些電介質(zhì)在電場中被極化后，去掉外加電場，仍然會長期保持被極化的狀態(tài)，這種材料稱為駐極體．

師：演示實驗：

生：觀察實驗現(xiàn)象。

現(xiàn)象：不同的聲波信號，熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號是由接收到的聲波控制的。

3．溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗

師：溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號，通常是歡迎各位老師踴躍投稿，稿酬豐厚 郵箱：zxjkw@163.com

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利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的．電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。

實驗：

生：做實驗，觀察實驗現(xiàn)象。

師：電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。投影：電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）

思考與討論：（1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？

（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的？

參考答案：（1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動控制溫度的作用．

（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的難易，達(dá)到控制在不同溫度的目的．

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評

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本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：

傳感器的應(yīng)用

力傳感器的應(yīng)用——電子秤 聲傳感器的應(yīng)用——話筒 溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗

力傳感器是把力信號轉(zhuǎn)換成電信號；聲傳感器是把聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，而溫度傳感器往往是用來進(jìn)行自動控制．

（四）實例探究 ☆力傳感器的應(yīng)用

【例1】用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N（取g=10 m／s2）．

（1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向．（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動時，傳感器a的示數(shù)為零．

分析：傳感器上所顯示出的力的大小，即彈簧對傳感器的壓力，據(jù)牛頓

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多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镕2??20N?；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓

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思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月?！镎n本“問題與練習(xí)”解答

1．（1）冰箱內(nèi)溫度較高時，密封系統(tǒng)中的壓強(qiáng)增大，盆體膨脹，膜盒3通過小柱體帶動彈簧片4，使動觸點(diǎn)5與靜觸點(diǎn)6接觸，控制壓縮機(jī)自動開始工作，而在達(dá)到設(shè)定的低溫時拉簧帶動彈簧片4將觸點(diǎn)5、6斷開，使壓縮機(jī)停止工作．

（2）凸輪逆時針轉(zhuǎn)動會加大連桿9對彈簧7的拉力，該拉力與彈性膜盒3共同控制彈簧片4的運(yùn)動，故彈簧7上彈力的變化會改變設(shè)定的溫度．

2．該同學(xué)設(shè)計的電路在原理上可行，當(dāng)滑動片P在滑動變阻器中央時P、Q等勢，電壓表指針指中央零點(diǎn)．

這個裝置可以同時測出加速度大小和方向，大小可通過電壓表示數(shù)大小表示，方向可通過偏轉(zhuǎn)方向判定．

當(dāng)物體具有圖示方向的加速度a時，滑塊向左移，則變阻器右端電阻大，故電流流過滑動變阻器時電勢降落大，則Q點(diǎn)電勢高于P點(diǎn)，則指針應(yīng)向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)．

3．（1）A、B端（2）由圖甲知，t=100℃時R=50Ω，則繼電器電路中電流在100℃時，I?E，其中RJ為繼電器的電阻。

R?R??RJ代入數(shù)據(jù)解得，R??100?

★資料袋

動圈式話筒的原理

話筒是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置．圖1是動圈式話筒的構(gòu)造原理圖，它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的．

當(dāng)聲波使金屬膜片振動時，連接在膜片上的線圈（叫做音圈）隨著一起振動，音圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個信號電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。

電容式傳感器

圖1 歡迎各位老師踴躍投稿，稿酬豐厚 郵箱：zxjkw@163.com

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電容器的電容C決定于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素．如果某一物理量（如角度θ、位移s、深度h等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，有這種用途的電容器稱為電容式傳感器．

圖2是用來測定角度θ的電容式傳感器．當(dāng)動片與定片之間的角度θ發(fā)生變化時，引起極板正對面積S的變化，使電容C發(fā)生變化．知道C的變化，就可以知道θ的變化情況．

圖3是測定液面高度h的電容式傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個極，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì)．液面高度h發(fā)生變化時，引起正對面積發(fā)生變化，使電容C發(fā)生變化．知道C的變化，就可以知道h的變化情況．

圖4是測定壓力F的電容式傳感器，待測壓力F作用于可動膜片電極上的時候，膜片發(fā)生形變，使極板間距離d發(fā)生變化，就可以知道F的變化情況。

圖2

圖3

圖4

圖5

圖5是測定位移x的電容式傳感器，隨著電介質(zhì)進(jìn)入極板間的長度發(fā)生變化，就可以知道x的變化情況

實際中有各種各樣的傳感器．它們都是根據(jù)各種物換效應(yīng)設(shè)計而成的，我們在初中學(xué)過，導(dǎo)線的電阻決定于導(dǎo)線的橫截面積、長度和溫度等因素，由此可以制成電阻式傳感器，用來測定壓力、溫度等物理量．

傳感器是把非電學(xué)物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照度等）轉(zhuǎn)換成電學(xué)量（如電壓、電流等）的一種元件．傳感器輸入的是非電學(xué)物理量x，輸出的是電學(xué)量y（圖6）。將非電學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量后，測量比較方便，而且能輸入到計算機(jī)進(jìn)行處理．各種傳感器是自動控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以至家庭生活等多種領(lǐng)域．

圖6 歡迎各位老師踴躍投稿，稿酬豐厚 郵箱：zxjkw@163.com

第二篇：傳感器的應(yīng)用教案

傳感器的應(yīng)用教案

【教學(xué)目標(biāo)】 1.知識與技能:(1)、了解傳感器應(yīng)用的一般模式;(2)、理解應(yīng)變式力傳感器的應(yīng)用――電子秤的工作原理。(3)、理解聲傳感器的應(yīng)用――話筒的工作原理。

4、理解溫度傳感器的應(yīng)用――電熨斗的工作原理(5)、會設(shè)計簡單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電路。2.過程與方法: 通過實驗結(jié)合物理學(xué)的知識,探究電子秤、話筒、電熨斗等的工作原理,從而了解力傳感器、聲傳感器和溫度傳感器的一般應(yīng)用,進(jìn)一步總結(jié)出傳感器應(yīng)用的一般模式。

3.情感、態(tài)度與價值觀 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)動手能力,提高創(chuàng)新意識,提高物理理論知識與實際相結(jié)合的綜合實踐能力。

【教學(xué)重點(diǎn)】:各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】:各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)?！窘虒W(xué)方法】:PPT課件,演示實驗,講授

【教學(xué)用具】:小型電子秤,話筒,電熨斗、示波器。【教學(xué)過程】

一、引入新課

師:上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了傳感器及其工作原理。傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量,并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量,或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類元件。請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件? 學(xué)生思考后回答:光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。熱敏電阻將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量?；魻栐汛鸥袘?yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用

二、進(jìn)行新課

1、傳感器應(yīng)用的一般模式

師:閱讀教材開頭幾段,然后合上書,在練習(xí)本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。提示:一般情況下,傳感器產(chǎn)生的信號非常微弱,要想觸發(fā)控制電路,此信號必須進(jìn)一步放大才可以,所以需要放大電路,即放大器。

生:閱讀教材并在練習(xí)本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。

師:下面學(xué)習(xí)幾個傳感器應(yīng)用的實例。2.力傳感器的應(yīng)用----電子秤

師:閱讀教材61頁最后一段,思考并回答問題。

(1)電子秤使用的測力裝置是什么?它是由什么元件組成的?(2)簡述力傳感器的工作原理。

(3)應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:電子秤的測力裝置是力傳感器,它是由一個金屬梁和兩個應(yīng)變片一起組成了測力部分。

生2:在金屬梁沒有力的情況下,金屬梁處于水平狀態(tài),梁的上下應(yīng)變片的長度沒變且相等,兩應(yīng)變片的電阻大小也相等,當(dāng)給金屬梁施加豎直向下的力時,金屬梁會向下彎曲,使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長,電阻變大,兩端電壓也變大,而下邊的應(yīng)變片被擠壓收縮,電阻變小,兩端的電壓也減小,使得兩應(yīng)變片兩端電壓值不相等,存在差值,控制電路就通過這個差值,經(jīng)過放大電路將差值信號放大,再在顯示器上顯示出數(shù)字,即力F的大小。生3:應(yīng)變片能夠?qū)⑿巫冞@個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。

師:總結(jié)點(diǎn)評,結(jié)合板畫強(qiáng)調(diào)講解應(yīng)變片測力原理。3.聲傳感器的應(yīng)用-----話筒

師:閱讀教材62頁有關(guān)內(nèi)容,思考并回答問題。(1)話筒的作用是什么?(2)說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。

(3)說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點(diǎn)是什么?(4)駐極體話筒的工作原理是什么?有何優(yōu)點(diǎn)? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:話筒的作用是把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。

生2:動圈式話筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動,連接在膜片上的線圈隨著一起振動,線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流(電信號),感應(yīng)電流的大小和方向都變化,振幅和頻率的變化都由聲波決定,這個信號電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器,從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。

生3:電容式話筒的工作原理:利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電.當(dāng)聲波使膜片振動時,電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓.優(yōu)點(diǎn):保真度好。

生4:駐極體話筒的原理同電容式話筒,只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜.優(yōu)點(diǎn):體積小,重量輕,價格便宜,靈敏度高,工作電壓低。

師:指出:駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象:將電介質(zhì)放入電場中,在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)正電荷與負(fù)電荷的現(xiàn)象.某些電介質(zhì)在電場中被極化后,去掉外加電場,仍然會長期保持被極化的狀態(tài),這種材料稱為駐極體.師:演示實驗: 按照如圖所示的連接駐極體話筒的工作電路,話筒的輸出端經(jīng)過隔直電容接到示波器。對著話筒喊話,觀察示波器的熒光屏上的波形,再用另外一人同樣對話筒喊話,比較兩次聲音產(chǎn)生的波形有什么不一樣。上述過程,就是話筒將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程。生:觀察實驗現(xiàn)象?，F(xiàn)象:不同的聲波信號,熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號是由接收到的聲波控制的。4.溫度傳感器的應(yīng)用---電熨斗

師:溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一,它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號,通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的.電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。實驗:取一個報廢的日光燈啟輝器,去掉外殼,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一個U型的雙金屬片,雙金屬片的旁邊有一根直立的金屬絲,兩者構(gòu)成一對觸點(diǎn),常溫下觸點(diǎn)是分離的,用火焰靠近金屬片,可以看到雙金屬片的形狀變化,與金屬絲接觸,熄滅火焰,雙金屬片逐漸恢復(fù)原狀,兩個觸點(diǎn)分離。把這個啟動器用到溫控開關(guān),可以控制小燈泡的亮和滅。生:做實驗,觀察實驗現(xiàn)象。

師:電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。

投影:電熨斗結(jié)構(gòu)圖(如圖所示)思考與討論:(1)常溫下,上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的還是分離的?當(dāng)溫度過高時,雙金屬片將怎樣起作用?(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度,這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的? 參考答案:(1)常溫下,上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的,但溫度過高時,由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同,上部金屬膨脹大,下部金屬膨脹小,則雙金屬片向下彎曲,使觸點(diǎn)分離,從而切斷電源,停止加熱.溫度降低后,雙金屬片恢復(fù)原狀,重新接通電路加熱,這樣循環(huán)進(jìn)行,起到自動控制溫度的作用.(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度,此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲,升降螺絲帶動彈性鋼片升降,從而改變觸點(diǎn)接觸的難易,達(dá)到控制在不同溫度的目的.拓展:溫度傳感器的另一應(yīng)用----電冰箱的溫控裝置

如圖所示是某種電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu),銅質(zhì)的測溫泡1,細(xì)管2和彈性金屬膜盒3連成密封的系統(tǒng),里面充有氯甲烷盒它的蒸汽,構(gòu)成一個溫度傳感器,膜盒3為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強(qiáng)增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。

5、6分別是電路的動觸點(diǎn)盒靜觸點(diǎn),控制制冷壓縮機(jī)的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片4盒連桿9上。連桿9的下端是裝在機(jī)箱上的軸。凸輪8是由設(shè)定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉(zhuǎn)時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。自動控溫原理:如圖所示是某種電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu),銅制的測溫泡

1、細(xì)管2和彈性金屬膜盒3連通成密封的系統(tǒng),里面充有氯甲烷和它的蒸汽,構(gòu)成了一個溫度傳感器,膜盒為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強(qiáng)增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。

5、6分別是電路的動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn),控制制冷壓縮機(jī)的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片和連桿9上,連桿9的下端裝在機(jī)箱上的軸,凸輪8是由設(shè)定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉(zhuǎn)時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。當(dāng)冷藏室里的溫度升高時,1、2、3中的氯甲烷受熱膨脹,彈性金屬膜盒3的左端膨脹,推動彈簧片4向左轉(zhuǎn)動,使5、6接觸,控制的壓縮機(jī)電路開始工作制冷,當(dāng)溫度下降到一定程度,氯甲烷受冷收縮,5、6又分開,制冷結(jié)束,直到下次溫度升高再重復(fù)上述過程。溫度設(shè)定原理:將凸輪8逆時針旋轉(zhuǎn),凸輪將連桿9向右頂,使得彈簧7彈力增大,此時要將5、6觸點(diǎn)接通,所需要的力就要大些,溫度要高一些,即溫控?fù)鯌?yīng)低一些(例如1級),順時針旋轉(zhuǎn)凸輪8,控制的溫度低一些,控溫?fù)跻咭恍?/p>

(三)典型例題 例1.用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動的加速度.該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器.用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動,兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車靜止時,傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N(取g10 m/s2).(1)若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N,求此時汽車的加速度大小和方向.(2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動時,傳感器a的示數(shù)為零.分析:傳感器上所顯示出的力的大小,即彈簧對傳感器的壓力,據(jù)牛頓第三定律知,此即為彈簧上的彈力大小,亦即該彈簧對滑塊的彈力大小.解:(1)如圖所示,依題意:左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力 F114N,右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力 F26.0 N.滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1,根據(jù)牛頓第二定律有 得4 m/s2 a1與F1同方向,即向前(向右).(2)a傳感器的讀數(shù)恰為零,即左側(cè)彈簧的彈力,因兩彈簧相同,左彈簧伸長多少,右彈簧就縮短多少,所以右彈簧的彈力變?yōu)镹。滑塊所受合力產(chǎn)生加速度,由牛頓第二定律得,a210m/s2,方向向左.例

2、如圖5是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極,在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時,振動膜前后振動,使電容發(fā)生變化,導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化,使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號,其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的(A)(A)距離變化(B)正對面積變化(C)介質(zhì)變化(D)電壓變化

【課堂總結(jié)】 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題: 力傳感器的應(yīng)用---電子秤

聲傳感器的應(yīng)用---話筒

溫度傳感器的應(yīng)用---電熨斗 力傳感器是把力信號轉(zhuǎn)換成電信號;聲傳感器是把聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號,而溫度傳感器往往是用來進(jìn)行自動控制.【布置作業(yè)】課本P58-59 1、2、3 【板書設(shè)計】 第二節(jié):傳感器的應(yīng)用

一、傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖

二、力傳感器的應(yīng)用---電子秤

三、聲傳感器的應(yīng)用----話筒

四、溫度傳感器的應(yīng)用---電熨斗

【教學(xué)反思】

思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學(xué)的根本;親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。

第三篇：傳感器的應(yīng)用教案

我講課的題目是“傳感器及其工作原理”，選自人民教育出版社高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書選修3-2第六章第一節(jié)。

(課標(biāo)要求)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》對本章內(nèi)容的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是是知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義，通過實驗知道常見傳感器的工作原理，列舉傳感器在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。活動建議是調(diào)查日常生活中的傳感器的應(yīng)用，利用傳感器制作簡單的自動控制裝置?！墩n標(biāo)》將“傳感器”列為選修3-2模塊的二級主題，集中體現(xiàn)了《課標(biāo)》對科學(xué)、技術(shù)與社會相互關(guān)系的關(guān)注，這部分內(nèi)容也是《課標(biāo)》中“在課程內(nèi)容上體現(xiàn)時代性”的一個標(biāo)志。本節(jié)有關(guān)技術(shù)的內(nèi)容十分豐富，但是在教學(xué)要求上不同于技術(shù)課程，它側(cè)重于物理原理在傳感技術(shù)中的應(yīng)用。

(說教材)本節(jié)課內(nèi)容是第六章的第一節(jié)。第六章是繼電磁感應(yīng)、交變電流之后的一個獨(dú)立章節(jié)，是新課程新增的教學(xué)內(nèi)容，而本節(jié)課又是本章的開篇之作。因此本節(jié)課既是之后學(xué)習(xí)的鋪墊和準(zhǔn)備，也能夠充分展現(xiàn)新課程的“讓物理貼近生活，讓物理走向社會”的理念。本節(jié)課內(nèi)容有“什么是傳感器”、“光敏電阻”、“熱敏電阻和熱金屬電阻”以及“霍爾元件”四部分。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的主要特點(diǎn)是定性研究一些原理性基礎(chǔ)知識，但不做定量的計算。教學(xué)的關(guān)鍵在于多舉例子和多做實驗，很多初看起來的很神秘的原理，動手一做就可明白其中的物理奧妙。所以本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程應(yīng)是快樂輕松的，能讓學(xué)生學(xué)到許多與生活相關(guān)的實用知識，還能夠培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實際的科學(xué)素養(yǎng)。

(說學(xué)情)本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)對象是高二理科學(xué)生，他們在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了有關(guān)力、熱、電、磁、光等基本知識和原理，尤其有關(guān)電路、磁場的內(nèi)容，這是學(xué)習(xí)本節(jié)課的知識儲備。近年來，傳感器的應(yīng)用日益普遍，可以說是處處皆是。俗話說“處處留心皆學(xué)問”，那么學(xué)生只要細(xì)心觀察，就肯定會發(fā)現(xiàn)生活中的傳感器的“影子”。然而，他們此前并沒有接觸有關(guān)傳感技術(shù)的知識，可能并不知道某些實例是傳感器的應(yīng)用，或者略知一二。這就可以作為本節(jié)課教學(xué)的經(jīng)驗基礎(chǔ)，教學(xué)中應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的思維，積極回憶和聯(lián)想生活中傳感器實例，讓他們感覺到傳感器其實就在身邊，消除一些同學(xué)的學(xué)習(xí)心理障礙。此外，高中

學(xué)生可能并不滿足只知道“什么是傳感器”和“生活中有哪些傳感器”，因此這一興趣特征就能夠激發(fā)起學(xué)生的探究欲望和自主學(xué)習(xí)的熱情，從而為本節(jié)課的實驗探究提供了有利條件。

(說教學(xué)目標(biāo))基于新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和對教材內(nèi)容的分析，結(jié)合學(xué)生的實際，我將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)立為以下三個維度：(可不細(xì)說)

知識與技能維度：.知道傳感器的概念及基本原理;了解干簧管、光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件的特性及其工作原理;知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義。

過程與方法維度：.通過對實驗和生活實例的觀察和分析，了解常見傳感器的特性及其工作原理;經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力

情感態(tài)度與價值觀維度：通過演示實驗和動手實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;感受傳感技術(shù)在信息時代的作用與意義，加強(qiáng)物理與sts的聯(lián)系;培養(yǎng)學(xué)生敢于涉難的科學(xué)精神，拓展學(xué)生的思維，進(jìn)一步探討科技發(fā)展給人類帶來的利與弊。

(說教學(xué)重難點(diǎn))我認(rèn)為在實現(xiàn)以上教學(xué)目標(biāo)的過程中，教學(xué)重點(diǎn)在于：通過實驗觀察與分析常見傳感器的特性及工作原理;知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的技術(shù)意義。

教學(xué)難點(diǎn)是通過實驗探究常見傳感器的敏感元件的工作特性。

(說教學(xué)方法)為了突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，我根據(jù)教育心理學(xué)家布魯納曾提出過著名的“學(xué)科結(jié)構(gòu)論”和發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)模式的相關(guān)理論，將采用多種方法并用的教學(xué)方式完成教學(xué)。例如實驗演示、講解、學(xué)生>閱讀、討論和分組實驗探究等多種教學(xué)方法，關(guān)注科學(xué)探究學(xué)習(xí)目的的達(dá)成。

(說教學(xué)過程)綜上所述，我將教學(xué)過程設(shè)計如下：

一、創(chuàng)設(shè)物理情境，導(dǎo)入新課。我將用自制的“干簧管”演示儀和音樂茶杯演示實驗。這樣的實驗并不同與平常的原理演示實驗，更有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生會立即對自己所觀察的現(xiàn)象產(chǎn)生疑惑，激發(fā)探索欲望。也符合《課標(biāo)》中用生活常見的物品做實驗的建議。

二、進(jìn)行新課教學(xué)。首先我將和學(xué)生一起來分析為什么磁鐵能控制燈泡的亮與滅，向?qū)W生介紹干簧管的結(jié)構(gòu)和工作原理。然后舉一反三，列舉生活中常見的

傳感器實例，總結(jié)出傳感器是將一種物理量轉(zhuǎn)換為另一種物理量的元件，尤其是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的器件。在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的幾個觀念的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)一個包容性程度更高的命題，這是一種上位學(xué)習(xí)模式，借鑒了布魯納的發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)理論。

接著，我引導(dǎo)學(xué)生探索音樂水杯的“奧秘”，利用自制的原理演示儀進(jìn)一步演示規(guī)律和深入研究，進(jìn)而得出光傳感器的關(guān)鍵部件——光敏電阻。此時，學(xué)生可能對光敏電阻有很多猜想和假設(shè)，我就以此為契機(jī)引導(dǎo)他們設(shè)計實驗來探究光敏隨光照強(qiáng)弱的變化規(guī)律，讓他們在探索中學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)中學(xué)習(xí)。這樣既提高他們的學(xué)習(xí)興趣和熱情，也很好地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科學(xué)研究能力。小組合作學(xué)習(xí)能增強(qiáng)學(xué)生的合作意識和責(zé)任感。

然后，我將以“空調(diào)怎樣測室溫”的提問轉(zhuǎn)入對熱敏電阻與熱金屬電阻的學(xué)習(xí)。雖然熱敏電阻和光敏電阻的工作特性不同，但可以用類似的方法的來研究它。相同的方法在不同地方也可以運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生遷移學(xué)習(xí)的意識，不要拘泥一格。此時要注意提示學(xué)生實驗不僅有“控制變量法”，還有“對照法”。這些都是常見的科學(xué)研究方法，這很有利于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識和分析實際問題的實踐能力。符合《課標(biāo)》中“發(fā)揮實驗在物理教學(xué)中的重要作用”的要求。

霍爾元件原理的解釋其實是一個非常好的自主學(xué)習(xí)材料。因為霍爾元件看似很新鮮，但其原理卻是學(xué)生早已熟悉的有關(guān)磁場作用力的知識。讓學(xué)生體驗學(xué)以致用的喜悅，并認(rèn)識到從自我認(rèn)識到交流學(xué)習(xí)的重要性。因此我將通過ppt展示和提供學(xué)習(xí)參考材料，引導(dǎo)學(xué)生自行學(xué)習(xí)并組織討論，并結(jié)合相應(yīng)的練習(xí)來評價自學(xué)結(jié)果。

三、課堂小結(jié)。與學(xué)生一起回顧教學(xué)過程?；仡櫿n堂，建構(gòu)比較完整的知識體系。

四、布置課后研究性課題。打破習(xí)題練習(xí)的常規(guī)，布置研究性課題，這是新課程的一個重要體現(xiàn)。有助于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、動手實踐、科學(xué)研究的能力。還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)物理與sts的聯(lián)系。

第四篇：傳感器應(yīng)用總結(jié)

傳感器應(yīng)用總結(jié)

信息社會高速發(fā)展的今天，人們對信息的提取、處理、傳輸以及綜合等要求愈加迫切。作為信息提取的功能器件——傳感器同人們的關(guān)系越來越密切。小到智能手機(jī)，大到地震海嘯預(yù)警，傳感器廣泛應(yīng)用于社會發(fā)展及人類生活的各個領(lǐng)域。傳感器種類繁多，其原理也各種各樣。傳感技術(shù)是一門知識密集型技術(shù)，它與許多學(xué)科相關(guān)，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為各個應(yīng)用領(lǐng)域，特別是電子信息工程、電氣工程、自動控制工程、機(jī)械工程等領(lǐng)域中不可缺少的技術(shù)。傳感技術(shù)與信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)并列稱為支撐現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。下面，我將對所學(xué)傳感器的應(yīng)用做一個簡要的總結(jié)。

傳感器是在非電量測量中，能夠?qū)崿F(xiàn)非電量轉(zhuǎn)化為電量的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路三部分組成，有時還需要加輔助電源。（如圖1）在自動檢測和自動控制環(huán)節(jié)，傳感器是必不可少的，沒有傳感器對數(shù)據(jù)的精確測量，必然不會實現(xiàn)對信號的控制及顯示。因此，傳感器在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中應(yīng)用廣泛。非電量 敏感元件

非電量

傳感元件

電量

轉(zhuǎn)換電路

電量 熱電偶傳感器

圖1

1.1 N型熱電偶在主蒸汽溫度測量中的應(yīng)用

近年來，N型熱電偶在火電廠得到了廣泛的應(yīng)用。N型熱電偶在中子輻射環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性, 是因為N型熱電偶去除了易蛻變元素Mn、Co等。因此,N型熱電偶具有很好的耐核輻射的能力。在一個機(jī)組主蒸汽管道上放一個溫度保護(hù)套管，將N型熱電偶放入其內(nèi)部，測量的溫度將其轉(zhuǎn)化為電動勢，通過控制電動勢來控制溫度。

1.2 熱電偶對爆炸產(chǎn)物的熱響應(yīng)應(yīng)用

在炸藥的爆炸過程中，溫度變化極快，數(shù)值極高，且為非穩(wěn)態(tài)傳熱，沖擊波的傳播速度遠(yuǎn)大于熱流的傳播速度，熱電偶技術(shù)的迅速發(fā)展為研究瞬態(tài)熱作用提供了簡便可靠的測試方法。熱電偶溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)直 流電壓放大器放大后通過A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。采集系統(tǒng)將給出電壓值，其變化反映熱電偶溫度值的變化。數(shù)據(jù)采集后對信號加以濾波處理，然后根據(jù)分度表進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。

1.3 薄膜熱電偶傳感器測高溫物體表面溫度

薄膜熱電偶(T F T C)作為固體表面溫度傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，其很小的質(zhì)量使其對表面熱傳導(dǎo)的干擾極小，對于大多數(shù)實際測量而言，被測點(diǎn)的這一熱變化是微乎其微的；由于厚度僅為1um 的薄膜對于多數(shù)對流換熱應(yīng)用來說尺寸很小，所以薄膜熱電偶與被測表面之間的對流換熱變化也極其微小。另一方面，由于自身構(gòu)造上的特點(diǎn)，薄膜熱電偶傳感器可以貼在某些需要測量溫度但又不方便直接測溫的物件上。壓電傳感器

2.1 車輛行駛稱重

壓電傳感器檢測經(jīng)過輪胎施加到傳感器上的壓力，產(chǎn)生成正比的模擬電壓、信號,輸出壓力信號的周期與輪胎停留在傳感器上的時間相同。每當(dāng)一個輪胎經(jīng)過傳感器時，傳感器就會產(chǎn)生一個新的電子脈沖,壓電傳感器在行駛中稱重(WMI)的檢測原理是對受力產(chǎn)生的信號積分。2.2 實現(xiàn)超聲振動系統(tǒng)的頻率自動跟蹤

在振動系統(tǒng)設(shè)計中加入壓電傳感片，壓電傳感片保持與系統(tǒng)諧振。由于壓電效應(yīng)，諧振時壓電傳感片兩端會產(chǎn)生電荷，形成感應(yīng)電壓。這種電壓大小與振動強(qiáng)弱成正比，通過檢測電壓值就能知道振動幅值的大小。感應(yīng)電壓最大值的頻率點(diǎn)即為系統(tǒng)諧振點(diǎn)，通過搜尋感應(yīng)電壓最大值就能實現(xiàn)頻率自動跟蹤。2.3 環(huán)境監(jiān)測

2.3.1壓電石英晶體微天平(QCM)壓電傳感器

當(dāng)一層外來物沉積于石英晶體表面時,晶體的表面質(zhì)量增加,從而引起諧振頻率的變化。

2.3.2 表面聲波(S∧W)壓電傳感器

S∧W壓電傳感器是利用表面聲波原理實現(xiàn)質(zhì)量測定的。當(dāng)ST切型石英晶體中電極的交叉陣列產(chǎn)生局部形變時,后者以機(jī)械波傳遞至接受器陣列,發(fā)出的波與任何表面材料的相互作用均能改變S∧W的速度和振幅,于是能定量測定沉 積物的質(zhì)量。

2.4 確保刀具工作在安全振幅范圍內(nèi)

通過壓電傳感片返回的電壓值大小,系統(tǒng)可以推算出刀具的工作振幅。預(yù)先設(shè)定安全振動幅值,限制輸出功率的大小,就能起到保護(hù)刀具的作用。實際采用這種措施以后,刀具的工作壽命得到明顯提高。這主要是因為刀具刀齒造成應(yīng)力高度集中,如不限制振幅,空載或輕載時刀具振幅過大,刀齒的應(yīng)力超過了安全許可界限,在超高周疲勞情況下很快就達(dá)到疲勞極限,引起刀具斷裂。電阻傳感器

3.1應(yīng)變式壓力傳感器

這種傳感器可以測量氣體或液體壓力。當(dāng)氣體或液體壓力作用在薄板承壓面上時，薄板變形，粘貼在另一面的電阻應(yīng)變片隨之變形，并改變阻值。這時測量電路中電橋平衡被破壞，產(chǎn)生輸出電壓。此外，它還可以用來制造測量高度、密度、速度的儀表。應(yīng)變式壓力傳感器常見的結(jié)構(gòu)有筒式、膜片式和組合式等。3.2 應(yīng)變式加速度傳感器

這種傳感器的基本結(jié)構(gòu)由懸臂梁、應(yīng)變片、質(zhì)量塊、機(jī)座外殼組成。懸臂梁（等強(qiáng)度梁）自由端固定質(zhì)量塊，殼體內(nèi)充滿硅油，產(chǎn)生必要的阻尼。當(dāng)殼體與被測物體一起作加速度 a 運(yùn)動時，質(zhì)量塊因為在慣性作用下保持相對靜止，從而給懸臂梁一個與運(yùn)動方向相反的作用力，使梁體發(fā)生形變，粘貼在梁上的應(yīng)變片阻值發(fā)生變化，電橋平衡被破壞，電橋輸出電壓。通過測量阻值的變化求出待測物體的加速度。3.3 熱電阻式溫度傳感器 3.3.1 金屬熱電阻傳感器

對于金屬導(dǎo)體而言，在一定的溫度下，物質(zhì)的電阻隨電阻率的變化而變化，可以把溫度對電阻率的影響反映到電阻上，即溫度變化會導(dǎo)致電阻變化，從而測出溫度變化。

3.3.2 半導(dǎo)體熱電阻傳感器

半導(dǎo)體是一種晶態(tài)固體，其原子結(jié)構(gòu)較為特殊，外層的電子運(yùn)動時既不像金屬導(dǎo)體那樣容易脫離原軌跡，也不像絕緣體那樣束縛的很緊，這就決定了它的導(dǎo)電特性介于金屬導(dǎo)體和絕緣體之間。其導(dǎo)電機(jī)理與材料內(nèi)價電子以及摻人的雜質(zhì) 有關(guān)。電阻取決于摻雜的種類和濃度，并隨溫度而變化，通過測量電阻的變化而得到溫度的改變。電感式傳感器

4.1 自感式傳感器

自感式傳感器是利用自感量隨氣隙變化而改變的原理制成的，用來測量位移。自感式傳感器主要有閉磁路變隙式和開磁路螺線管式，它們又都可以分為單線圈式與差動式兩種結(jié)構(gòu)形式。

線圈的自感量等于線圈中通入單位電流所產(chǎn)生的磁鏈數(shù)，只要被測非電量能夠引起空氣隙長度或等效截面積發(fā)生變化，線圈的電感量就會隨之變化。自感式傳感器的測量電路用來將電感量的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流信號，以便供放大器進(jìn)行放大，然后用測量儀表顯示或記錄。自感式傳感器用于測量位移，還可以用于測量振動、應(yīng)變、厚度、壓力、流量、液位等非電量。4.2 差動變壓器式傳感器

差動變壓器式傳感器是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出，這樣二次電壓的相位和零點(diǎn)殘余電壓都不必考慮。

差動整流電路同樣具有相敏檢波作用，兩組（或兩個）整流二極管分別將二次線圈中的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電，然后相加。由于這種測量電路結(jié)構(gòu)簡單，不需要考慮相位調(diào)整和零點(diǎn)殘余電壓的影響，且具有分布電容小和便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，因而獲得廣泛的應(yīng)用。但是，二極管的非線性影響比較嚴(yán)重，而且二極管的正向飽和壓降和反向漏電流對性能也會產(chǎn)生不利影響，只能在要求不高的場合下使用。

一般經(jīng)相敏檢波和差動整流后的輸出信號還必須經(jīng)過低通濾波器，把調(diào)制的高頻信號衰減掉，只允許銜鐵運(yùn)動產(chǎn)生的有用信號通過。

差動變壓器不僅可以直接用于位移測量，而且還可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，如振動、加速度、應(yīng)變、壓力、張力、比重和厚度等。4.3 渦流式傳感器

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，這種現(xiàn) 象稱為電渦流效應(yīng)。

根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況，此傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。電渦流式傳感器最大的特點(diǎn)是能對位移、厚度、表面溫度、速度、應(yīng)力、材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，另外還具有體積小、靈敏度高、頻率響應(yīng)寬等特點(diǎn)，應(yīng)用極其廣泛。

線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)。

而電渦流效應(yīng)既與被測體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ以及幾何形狀有關(guān)，又與線圈幾何參數(shù)、線圈中激磁電流頻率?有關(guān)，還與線圈與導(dǎo)體間的距離x有關(guān)。因此，傳感器線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z的函數(shù)關(guān)系式為Z=F（ρ，μ，R，x）。

渦流式傳感器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于進(jìn)行非接觸的連續(xù)測量，靈敏度較高，適用性強(qiáng)。利用位移x作為變換量，可以做成測量位移、厚度、振幅、振擺、轉(zhuǎn)速等傳感器，也可做成接近開關(guān)、計數(shù)器等。利用材料電阻率?作為變換量，可以做成測量溫度，材質(zhì)判別等傳感器。利用導(dǎo)磁率?作為變換量，可以做成測量應(yīng)力，硬度等傳感器；利用變換量x、?、?等的綜臺影響，可以做成探傷裝置。電容傳感器

5.1電容式位移傳感器

電容式位移傳感器可以實現(xiàn)非接觸測量，用來測量各種導(dǎo)電材料的間隙、長度、尺寸或位置、振動位移等。CapaNCD(非接觸電容位移傳感器)測量原理的基礎(chǔ)在于理想平板電容的構(gòu)成，兩個平板電極由傳感器和相對應(yīng)的被測體組成，當(dāng)恒定的交流電加在傳感器電容上時，傳感器產(chǎn)生的交流電壓與電容電極之間的距離成正比，交流電壓經(jīng)檢波器，與一個可設(shè)置的補(bǔ)償電壓疊加，經(jīng)放大，作為模擬信號輸出。capaNCDT610是一個精密的單通道系統(tǒng),它由電容位移傳感器，傳感器電纜和處理信號的前置器組成，用戶可以在現(xiàn)場用二點(diǎn)線性化方法校準(zhǔn)。這種傳感器的特點(diǎn)是工作時無磨損，免維修、對被測體沒有作用力、具有高的零點(diǎn)穩(wěn)定性和精度、與被測體導(dǎo)電性能以及導(dǎo)電性能變化無關(guān)而且?guī)缀醪皇軠囟扔绊?。capaNCDT610可輸出0～10V的電壓，在犧牲精度的情況下，測量范圍還可 以擴(kuò)大2～3倍。5.2電容式物位傳感器

電容式物位傳感器有兩個導(dǎo)電極板(通常把容器壁作為一個電極)，由于電極間是氣體、液體或固體而導(dǎo)致靜電容發(fā)生變化，因而可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式,即棒狀、板狀和線狀,其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采取微機(jī)控制，實現(xiàn)自動調(diào)整靈敏度,并具有自診斷功能,同時能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動報警，實現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式傳感器無機(jī)械可動部分，且敏感元件簡單，操作方便，是目前應(yīng)用最廣的一種物位傳感器。5.3固態(tài)電容式指紋傳感器

傳感器技術(shù)的發(fā)展，人們利用電容式傳感器對指紋進(jìn)行識別，從而識別人的身份，可靠性大大提高，廣泛應(yīng)用于養(yǎng)老金領(lǐng)取、人事工資管理、銀行柜員身份確認(rèn)等很多場合。目前市場上有兩種固態(tài)指紋傳感器，第一種是單次觸摸型傳感器，要求手指在采集區(qū)進(jìn)行可靠的觸摸；第二種則需要用手指在傳感器表面擦過，傳感器會采集一套特定的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析和認(rèn)證。這兩種指紋傳感器都是利用指紋中凸起的部分置于傳感器電容像素電極時電容量會有所增加，從而通過檢測增加的電容來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的。目前這兩種指紋傳感器都得到了廣泛的應(yīng)用。

6光電傳感器

6.1 煙塵濁度監(jiān)測儀

為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進(jìn)行監(jiān)測、自動顯示和超標(biāo)報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。

6.2感煙傳感器(火災(zāi)報警器的一部分)由紅外發(fā)光二極管及光電三極管組成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在無煙狀態(tài)時，光電三極管接收不到紅外線；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，產(chǎn)生大量煙霧，煙霧粒子進(jìn)入感煙傳感器時，由于紅外線受煙霧粒于折射作用，光電三極管接收到紅外線，給出煙霧報警信號。6.3 光控大門

光控大門需要要用到一種電子元件——干簧繼電器，它由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當(dāng)線圈內(nèi)有電流時，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化，兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成連接狀態(tài)，線圈內(nèi)沒有電流時，磁場消失，瓷片在彈力的作用下，回復(fù)到分離狀態(tài)。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方，把帶動大門的電動機(jī)接在干簧管的電路中，那么夜間汽車開到大門前，燈光照射光敏電阻時，干簧繼電器接通電動機(jī)電路，電動機(jī)帶動，大門打開。6.4 液位檢測

在液體未升到發(fā)光二極管及光電三極管平面時，紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線不會被光電三極管接收；當(dāng)液位上升到發(fā)光二極管及光電三極管平面時，出于液體的折射，光電三極管接收到紅外信號由此獲得液位信號。6.5電影放音

拍攝電影時的配音，是把聲音信號轉(zhuǎn)換為光信號，用明暗不同的條紋記錄在膠片邊緣的聲帶上。在放映電影時，光源發(fā)出的光通過移動的聲帶后發(fā)生了強(qiáng)弱的變化，并被光電管所接收，光電管把強(qiáng)弱變化的光相應(yīng)地轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)弱變化的電流，經(jīng)放大器放大后，由揚(yáng)聲器放出聲音。6.6 轉(zhuǎn)速測量

在工業(yè)生產(chǎn)中，對轉(zhuǎn)速的檢測應(yīng)用的非常多，尤其是在電機(jī)控制領(lǐng)域，將光電傳感器應(yīng)用到轉(zhuǎn)速測量里是運(yùn)用將轉(zhuǎn)速變換成光通量的變化，再經(jīng)過光電元件轉(zhuǎn)換成電量的變化即可得到轉(zhuǎn)速的原理。

首先在被測的轉(zhuǎn)動軸上裝上光電編碼器，它是由光柵盤和光電檢測裝置組成，編碼器隨軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)光線通過編碼器的夾縫時，光電檢測裝置就會產(chǎn)生一個電脈沖，轉(zhuǎn)軸連續(xù)轉(zhuǎn)動，光電元件就輸出一列與轉(zhuǎn)速成正比的電脈沖數(shù)。在孔X或齒Y數(shù)一定時，脈沖數(shù)就和轉(zhuǎn)速成正比。如果調(diào)制盤上的孔數(shù)為x，測量的時間為t 秒，脈沖數(shù)為N，此時被測轉(zhuǎn)速為n(r/min)為：n=60N/xt。

7霍爾傳感器

7.1 霍爾式汽車點(diǎn)火器

這種點(diǎn)火器與傳統(tǒng)點(diǎn)火器不同,具有點(diǎn)火能量高、高速點(diǎn)火可靠、故障率低、耗油省等優(yōu)點(diǎn)?；魻柺诫娮狱c(diǎn)火系統(tǒng)主要由點(diǎn)火信號發(fā)生器、電子點(diǎn)火組件、點(diǎn)火線圈、點(diǎn)火開關(guān)和蓄電池等組成。點(diǎn)火信號是由分電器中的霍爾傳感器提供的。將開關(guān)型霍爾傳感器固定在分電器外殼內(nèi)側(cè)，當(dāng)分電器的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,就帶動葉片一起轉(zhuǎn)動，葉片里面有磁鐵,且葉片上開有窗口,因此霍爾器件所處磁場的磁場強(qiáng)度大小是突變的，其輸出電壓也突變,輸出為脈沖信號。當(dāng)汽車氣缸中的活塞運(yùn)行到達(dá)上止點(diǎn)時，霍爾電路輸出低電平，從而改變了電流方向而流入霍爾電路，故晶體管截止。儲存在電感中的磁能就在電路中振蕩起來,形成200V以上的交流電壓。此電壓經(jīng)點(diǎn)火線圈升壓后產(chǎn)生高壓電送至相應(yīng)氣缸的火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃?xì)飧字械娜加汀ｋS著汽車發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn),上述過程周而復(fù)始。7.2磁場的測量

由霍爾效應(yīng)可知，當(dāng)控制電流I0保持不變時,霍爾電勢UH與所感受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成比例關(guān)系，所以，霍爾傳感器所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同,輸出的電壓值就不同。根據(jù)輸出電壓的大小可測出磁感應(yīng)強(qiáng)度的值。將霍爾傳感器放置在不同的位置，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，將輸出不同的電壓信號。7.3位移的測量

霍爾電勢與位移量x成線性關(guān)系，并且霍爾電勢的極性反映了元器件位移方向。同時還表明,當(dāng)x=0時，U=0。利用這一特點(diǎn)可把作微量移動的物體與霍爾傳感器固定在一起，當(dāng)物體在均勻變化的磁場中相對B=0的位置(磁場的中心)發(fā)生x的位移量時霍爾傳感器輸出一定的電壓信號,根據(jù)信號的大小和方向可測出物體移動的大小和方向。7.4不等位電勢測量

測量不等位電勢時,按照不等位電勢的概念進(jìn)行,使得霍爾元件位于同極性相對放置兩塊永久磁鋼的正中間,不使用電氣零位(RW1為零),直接測量霍爾元件的輸出電壓,約40mV。

第五篇：6-4 傳感器的應(yīng)用實例教案

6．4 傳感器的應(yīng)用實例

教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能

1．了解兩個實驗的基本原理。

2．通過實驗，加深對傳感器作用的體會，培養(yǎng)自己的動手能力。

（二）過程與方法

通過實驗培養(yǎng)動手能力，體會傳感器在實際中的應(yīng)用。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

在實驗中通過動手組裝和調(diào)試，增強(qiáng)理論聯(lián)系實際的意識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)

1．了解斯密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)，能夠分析光控電路的工作原理。2．溫度報警器的電路工作原理。難點(diǎn)

光控電路和溫度報警器電路的工作原理。

教學(xué)方法

實驗法、觀察法、討論法。

教學(xué)手段

實驗過程中用到的有關(guān)器材、元器件等，由實驗室統(tǒng)一準(zhǔn)備

教學(xué)過程

（一）引入新課

隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，如走廊里的聲、光控開關(guān)、溫度報警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動控制、銀行門口的自動門等，都用到了傳感器．傳感器的工作離不開電子電路，傳感器只是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，對電學(xué)量的放大，處理均是通過電子元件組成的電路來完成的．

這節(jié)課我們就來動手組裝光控開關(guān)或溫度報警器。

（二）進(jìn)行新課 實驗

1、光控開關(guān)

1．實驗原理及知識準(zhǔn)備

（投影）如圖所示光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 kΩ，R2為 330 kΩ，試分析其工作原理．

白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端 A的電壓上升到某個值（1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的．

（1）要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？

應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個值（如1.6V，就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。

（2）用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？

由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉工作電路．

（投影）如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器，D為動觸點(diǎn)，E為靜觸點(diǎn)．試分析電磁繼電器的工作原理．

當(dāng)線圈 A中通電時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵B向下運(yùn)動，從而帶動動觸點(diǎn)D向下與E接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點(diǎn)D與E分離，自動切斷工作電路．

試說明控制電路的工作原理。

天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端 Y突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，則電磁繼電器自動切斷工作電路的電源，路燈熄滅．

分組實驗。2．溫度報警器

上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了火災(zāi)報警器，它是利用煙霧對光的散射作用，使火災(zāi)發(fā)出的光引起光敏電阻的阻值變化，從而達(dá)到報警的目的．這種設(shè)計其敏感性是否值的懷疑，你想過嗎？既然發(fā)生火災(zāi)時，環(huán)境溫度要升高，我們能不能用溫度傳感器來做成火災(zāi)報警器呢？

（投影）溫度報警器的工作電路，如圖所示。試分析其工作原理。

常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，Rl的阻值不同，則報警溫度不同．

怎樣使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警？

要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高．

分組實驗。

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評

本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：

光控開關(guān)

傳感器的應(yīng)用實例

溫度報警器

（四）實例探究

電磁繼電器與自動控制 【例1】現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干．如圖所示，試設(shè)計一個溫控電路．要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電，畫出電路圖說明工作過程．

第六章

傳

感

器

（一）本章知識結(jié)構(gòu)梳理（投影復(fù)習(xí)提綱，可以印發(fā)提綱，要求學(xué)生課下預(yù)習(xí)完成）1．什么是傳感器？它是怎樣的一類元件？

2．熱敏電阻和金屬熱電阻是一回事嗎？它們的阻值隨溫度分別怎樣變化？ 3．霍爾電壓UH=__________，式中各量分別表示什么？ 4．光敏電阻有何特性？

5．傳感器應(yīng)用的一般模式是怎樣的？請畫圖表示。

6．常用的一種力傳感器是由_________和__________組成的，________是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料組成，受壓時其上表面拉伸，電阻變_____，下表面壓縮，電阻變_____。外力越大，這兩個表面的電壓差值就越_____。

7．指出以下傳感器應(yīng)用的實例中，所應(yīng)用的傳感器，或主要元件。（1）電子秤：_________的應(yīng)用，敏感元件是_________（2）話筒：_________的應(yīng)用，分_______和_________兩種。

（3）電熨斗：_________的應(yīng)用，敏感元件是_________，作用：控制________的通斷。（4）電飯鍋：_________的應(yīng)用，敏感元件是_________，作用：控制________的通斷。（5）測溫儀：_________的應(yīng)用，測溫元件是________或_________、________、_________。（6）鼠標(biāo)器：_________的應(yīng)用，主要元件是________或_________（7）火災(zāi)報警器：_________的應(yīng)用，利用煙霧對____________來工作的。

8．如圖所示是光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 kΩ，R2為 330 kΩ，試分析其工作原理．

要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？

9．如圖所示溫度報警器的工作電路，試分析其工作原理。要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？

（二）精題講練

1、熱敏電阻的特性

【例1】如圖所示，將多用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 R t（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻）的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若往R t上擦一些酒精，表針將向________（填“左”或“右”）移動；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向________（填“左”或“右”）移動。

針對練習(xí)1：如圖所示，R 1為定值電阻，R 2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻），L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時（）

A．R 1兩端的電壓增大

B．電流表的示數(shù)增大

C．小燈泡的亮度變強(qiáng)

D．小燈泡的亮度變?nèi)?/p>

2、光敏電阻的特性 【例2】如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時，（）

A．電壓表的示數(shù)增大

B．R2中電流減小

C．小燈泡的功率增大

D．電路的路端電壓增大

跟蹤練習(xí)2： 如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆檔，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若用不透光的黑紙將Rt包裹起來，表針將向_______（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射Rt，表針將向_______（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動。

3、力傳感器的應(yīng)用 【例3】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動，彈簧處于原長時，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大?。阎獜椈傻膭哦认禂?shù)為k，托盤自身質(zhì)量為m0，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求：

（1）托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離xl．

（2）托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，P1離A的距離x2．

（3）在托盤上未放物體時通常先核準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A的距離也為xl，從而使P1、P2間的電壓為零．校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式．

跟蹤練習(xí)3：

磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B2．式中B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，?是磁導(dǎo)率，在空氣中?為一已知常數(shù)．為了近似測得條形磁2?鐵磁極端面附近的磁感強(qiáng)度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離?l，并測出拉力F，如圖所示．因為F所做的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B=_______

4、溫度傳感器的應(yīng)用

【例4】家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、控溫兩重功能，對此以下說法中正確的是（）

A．通電后其功率先增大后減小 B．通電后其功率先減小后增大

C．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1至t2的某一值不變

D．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1或t2不變

跟蹤練習(xí)4：一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖中實線①所示．由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)波動，易損壞衣物．

有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動控制溫度的特點(diǎn)．PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實線②所示．試根據(jù)圖線分析：

（1）為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時比普遍電熨斗升溫快？

（2）通電一段時間后電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在T_____

5、霍爾元件的應(yīng)用

【例5】 如圖所示，厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實驗表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時電勢差U，電流I和B的關(guān)系為U=k，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)。

霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運(yùn)動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。

設(shè)電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢

下側(cè)面Ａ的電勢（填高于、低于或等于）。

（2）電子所受的洛倫茲力的大小為。

（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為

．

（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k=

I，其中n代表導(dǎo)體板單位體ne積中電子的個數(shù)。

跟蹤練習(xí)5：電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)流量計是如圖7所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為

A．IcIb(bR??)

B．(aR??)BaBcIaIbcC．(cR??)

D．(R??)

BbBa