20xx滬科版高中物理選修3-2第4章第2節(jié)用傳感器做實驗信息時代離不開傳感器word學(xué)案(已修改)
2024-12-04 16:22 本頁面
【正文】 學(xué)案 2 用傳感器做實驗 信息時代離不開傳感器 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] 、 力傳感器的原理和應(yīng)用 . .解現(xiàn)代生產(chǎn) 、 生活中常用的傳感器 ． 1． 帶電粒子在電場中受到的電場力 F＝ Eq. 2． 當(dāng)帶電粒子以速度 v在磁場中運動時 ， 若速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直 ， 那么粒子受到的洛倫茲力為 F＝ qvB， 方向用 左手 定則判定 ． 一、溫度傳感器 ： 將 溫度的變化 量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置 ． 二、力傳感器 將 力學(xué) 量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的裝置 ． 三、磁傳感器 1． 霍爾元件是一種 磁敏感 元件 ． 2． 霍爾效應(yīng) ： 在金屬薄片相對的兩側(cè)面通以控制電流 I， 在與薄片垂直方向施加磁感應(yīng)強度為 B 的磁場 ， 那么 ， 在垂直于電流和磁場方向的另外兩個側(cè)面將產(chǎn)生與控制電流和磁場成正比的 電動勢 UH， 這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) ， 即 UH＝ RHIBd. 四、隨處可見的傳感器 傳感器在現(xiàn)代生活中的例子有 紅外測溫儀 、 數(shù)碼相機和攝像機 、 酒精濃度測試儀 、 煤氣報警器等 . 一、實驗中常見幾種傳感器分析 1． 溫度傳感器的原理 溫度傳感器是利用 熱敏 電阻的阻值會隨 溫度 的變化而變化的原理制成的 ， 它能把 溫度 這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量 ． 如各種家用電器 (空調(diào) 、 冰箱 、 熱水器 、 飲水機等 )的溫度控制器 、 火警報警器 、 恒溫箱等 ． 2． 力傳感器的原理 如圖 1 所示 ， 力傳感器可以用來測重力 、 壓力 、 拉力等各種力 ， 應(yīng)變片能夠把 物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為 電壓 這個電學(xué)量 ． 圖 1 2 所示 ,當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時 ,在導(dǎo)體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差 ,這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng) . 圖 2 二、隨處可見的傳感器 1． 紅外測溫儀 ： 是一種將 紅外輻射波 轉(zhuǎn)換成電信號的傳感裝置 ． 2． 數(shù)碼相機和攝像機 ： 敏感元件叫做 電荷耦合器件 (CCD)， 它能將光信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號 ， 模擬電信號再通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號 ． 3． 酒精濃度測試儀 ： 敏感元件是酒精傳感器 ． 在生活中還有 煤氣 報警器 、 火警報警器 、 紅外報警器 、 防盜報警器等等 ． 工業(yè)生產(chǎn)中有熱軋生產(chǎn)線上的傳感器 ， 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有空氣濕度傳感器 、 土壤濕度傳感器 、 土壤營養(yǎng)傳感器等等 ． 三、信息社會離 不開傳感器 智能式傳感器集信息 檢測 、 信息 處理 、 信息 記憶 、 邏輯思維和判斷功能于一身 ， 把計算機 、 各種用途的傳感器和輸入輸出接口等制在同一塊芯片上 ， 即成為大規(guī)模集成電路智能傳感器 ． 四、遙測與遙感 遙感遙測的基本原理是通過遙感傳感器對觀測目標(biāo)產(chǎn)生的 電磁波 、 熱輻射 進行遠距離收集 、 轉(zhuǎn)換 ， 用計算機處理 、 識別 ， 得出結(jié)論 ． 主要應(yīng)用在地球資源勘測 、 環(huán)境監(jiān)控 、 氣象預(yù)報 、 軍事偵察等方面 ． 一、對霍爾元件的認識及應(yīng)用 例 1 如圖 3 所示是霍爾元件的工作原理示意圖 ， 如果用 d表示薄片的厚度 ， k為霍爾系數(shù) ， 對于一個霍爾元件 d、 k為定值 ， 如果保持 I恒定 ， 則可以驗證 UH隨 B的變化情況 ． 以下說法中正確的是 (工作面是指較大的 平面 )( ) 圖 3 A． 將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面 ， UH將變大 B． 在測定地球兩極的磁場強弱時 ， 霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 C． 在測定地球赤道上的磁場強弱時 ， 霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 D． 改變磁感線與霍爾元件工作 面的夾角 ， UH將發(fā)生變化 解析 將永磁體的磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時， B增大， I恒定，由公式 UH＝ kIBd知 UH將變大，選項 A正確；地球兩極的磁場方向在豎直方向上，所以霍爾元件的工作面應(yīng)保持水
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