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文檔簡介
1、課題第一節(jié) 傳感器及其工作原理課型新授課總 1 課時(shí),第 1 課時(shí)教學(xué)目標(biāo)1.知道什么是傳感器,理解各類傳感器的工作原理2.知道光敏電阻特點(diǎn)及作用3.掌握熱敏電阻和金屬電阻的特點(diǎn)及區(qū)別4.理解霍爾元件的原理及作用會用得各類元件(熱敏電阻、光敏電阻、霍爾元件等)設(shè)計(jì)簡單的控制電路重點(diǎn)認(rèn)識各種常見的傳感器;了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。難點(diǎn)光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。教法PPT課件,演示實(shí)驗(yàn),講授教學(xué)活動設(shè)計(jì)教 師 活 動學(xué)生活動備注(一)引入新課引導(dǎo)學(xué)生看教材55頁“勇氣號”火星探測器的彩色照片;列舉生活中的一些自動控制實(shí)例,如遙控器控制電視開關(guān)、日光控制路燈的開關(guān)、聲
2、音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開關(guān)等,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引出課題。列舉自己知道的自動控制的其他實(shí)例。如當(dāng)走近自動門時(shí),門會自動打開;電梯關(guān)門,當(dāng)兩門靠攏到接觸人體時(shí),門又會重新自動打開等等。演示實(shí)驗(yàn):干簧管控制電路的通斷: 如圖,小盒子A的側(cè)面露出一個小燈泡,盒外沒有開關(guān),但是把磁鐵B放到盒子上面,燈泡就會發(fā)光,把磁鐵移走,燈泡熄滅. (演示實(shí)驗(yàn)1:干簧管傳感器) (演示實(shí)驗(yàn)1:干簧管傳感器)(干簧管的實(shí)物及原理圖)學(xué)生對干簧管并不熟悉,因此才有了好奇。聲光控開關(guān)在生活中很普及,所以又有親切感當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定值時(shí),制冷系統(tǒng)自動啟動,而當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí),制冷系統(tǒng)又會自動停止。冰箱的控制,是通過溫度
3、傳感器實(shí)現(xiàn)的。樓梯道的電燈,晚上,有人經(jīng)過樓道時(shí),開關(guān)自動接通,燈就亮;白天,不管是否有人經(jīng)過,開關(guān)都是斷開的,燈總是不亮,這種開關(guān)用的就是聲光傳教學(xué)活動設(shè)計(jì)教 師 活 動學(xué)生活動備注一什么是傳感器1傳感器是指這樣一類元件:它能夠感知諸如力、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)化為電路的通斷。2傳感器的作用是什么:傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或電路的通斷,從而實(shí)現(xiàn)很方便地測量、傳輸、處理和控制。為了制作傳感器,需要一些元器件,下面我們就來看幾個實(shí)際的例子。二光敏電阻【演示實(shí)驗(yàn)】比較光敏電阻在不同光照條件下的電阻之不同 空穴和自由電子的形
4、成,是由于光照和溫度升高載流子獲得能量 現(xiàn)象:光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生明顯變化。普通電阻則不會發(fā)生變化。問題: (1)光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)?(2)光敏電阻受到光照時(shí)會發(fā)生什么變化?怎樣解釋?(3)光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量?學(xué)生回答:(1)光敏電阻的電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)。(2)光敏電阻受到光照時(shí)電阻會變小。硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料,無光照時(shí),載流子極少,導(dǎo)電性能不好;隨著光照增強(qiáng),載流子增多,導(dǎo)電性能變好。(3)光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。感器。為了防止火災(zāi)的發(fā)生,在賓館房間的天花板上大多有一個小盒子,當(dāng)房間失火時(shí)它能感知出現(xiàn)的煙霧,通過電路發(fā)出警報(bào),這個小盒子就是
5、煙霧傳感器。教后補(bǔ)記教學(xué)活動設(shè)計(jì)教 師 活 動學(xué)生活動備注三熱敏電阻和金屬熱電阻 1.金屬導(dǎo)線;2.熱敏電阻。 問題:(1)金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系是否相同?(2)熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)? (3)熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量?學(xué)生回答:(1)金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系不相同。金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低;半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好。(2)熱敏電阻靈敏度高,但化學(xué)穩(wěn)定性較差,測量范圍較??;金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好,測量范圍較大,但靈敏度較差。(3)熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)釋W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。 如圖,
6、當(dāng)被測物體左右方向發(fā)生位移時(shí),電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動,如果測出了電容的變化,就能知道物體位置的變化,用什么方法可以檢測電容的變化?電容式傳感器能夠把位移這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個電學(xué)量。其它電容傳感器:電容式壓力傳感器、電容式位移傳感器、電容式角度測試儀、電容式電解液液面升降測試器教后補(bǔ)記教學(xué)活動設(shè)計(jì)教 師 活 動學(xué)生活動備注四霍爾元件1879年美國物理學(xué)家霍爾觀察到,在勻強(qiáng)磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體,當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí),導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢差。人們把這樣的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),所產(chǎn)生的電勢差叫霍爾電壓。人們利用霍爾效應(yīng)做成了霍爾元件。如圖,霍爾元
7、件是在一個很小的矩形半導(dǎo)體(例如砷化銦)薄片上,制作4個電極E、F、M、N而成。若在E、F間通入恒定的電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場B,薄片中的載流子就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),使M、N間出現(xiàn)電壓UH。這個電壓叫霍爾電壓,其決定式為。式中為薄片的厚度,為霍爾系數(shù),它的大小與薄片的材料有關(guān)設(shè)載流子的電荷量為q,沿電流方向定向運(yùn)動的平均速率為v,單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為n,垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍,則電流的微觀表達(dá)式為 載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移,兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差,載流子受到的電場力為當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),洛倫茲力與電場力平衡,即教后補(bǔ)記教學(xué)活動設(shè)計(jì)教 師 活 動學(xué)生活動備注 由式得
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