元件的d、k为定值,再保持I恒定,则UH的变化就与B 成正比(如图2所示).
图2 (2)工作原理:外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力, 在导体板的一侧聚集,在导体板的另一侧会出现多余的 另一种电荷,从而形成横向电场;横向电场对电子施加 与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达 到平衡时,导体板左右两侧会形成稳定的电压.
,与已知Q随
时间的变化关系对比可知d∝(t+a),即待测物体的运动
为匀速运动,故③可能正确.
答案 C
方法提炼 本题以电容式速度传感器和图象立意命题,考查了
匀强电场中的场强与电势差的关系、平行板电容器知
识和用图象表示物理量之间的关系等,本题难度较大.求 解本题,要注意利用“Q随时间t的变化关系Q=b 及
热点二 常用的电容式传感器 1.角度的电容式传感器,原理是当旋转动片时,电容器
两个彼此绝缘的金属板的正对面积发生变化,从而引 起容式传感器,原理是导电液体相当于电容器 的一个极板,当液体的深度发生变化时,相当于两个 极板的正对面积发生变化,从而电容发生变化.如图 乙所示.
图4 (2)工作原理:鼠标移动时,滚球运动通过滚轴带动两 个码盘转动,红外接收管就收到断续的红外线脉冲, 输出相应的电脉冲信号,计算机分别统计x、y两个 方向上的脉冲信号,处理后就使屏幕上的光标产生相 应的位移.
题型探究
题型1 传感器的工作原理
【例1】 如图5甲是某同学设计的电容式速度传感器原
理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极
板间电压恒定的条件下,极板上所带电荷量Q将随待
测物体的上下运动而变化.若Q随时间t的变化关系为
Q= b （a、b为大于零的常数）,其图象如图乙所 ta
示,那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和物体
速率v随t变化的图线可能是
（）
图5
A.①和③
B.①和④
C.②和③
D.②和④
思路点拨 本题解题的关键点是
4.流程:
5.类别:最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组 成,它感受被测量时,直接输出电学量,如热电偶.有 的传感器由敏感元件和转换器件组成,设有转换电路, 如光电池、光电管等;有的传感器,转换电路不止一 个,要经过若干次转换.
6.传感器的分类:目前对传感器尚无一个统一的分类方 法,常用的分类方法有两个:
传感器的原理及应用
考点自清
一、传感器的工作原理 1.概念:能够感受外界信息,并将其按照一定的规律转
换成 电信号 的器件或装置,叫传感器. 2.组成:一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部
分组成. 3.原理:通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物
理量按一定规律转换成便于测量的量.例如,光电传 感器利用 光敏电阻 将光信号转换成电信号;热电传 感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号.
(1)电容器的基本公式U= Q . C
(2)匀强电场中满足E= U . d
(3)根据函数确定图象大致形状.
解析 平行板电容器间电压恒定,板间场强E= U Q
Q
S
d

4 π kQ
S
,故E∝Q,即E∝
t
b
d Cd ,故②可能正确.
a
4 πkd
板间电荷量Q=UC=U S
4 π kD

US
4 π kd
2.热敏电阻和金属热电阻:热敏电阻或金属热电阻能把 温度这个热学量转换为电阻这个电学量. (1)特性:金属的电阻率随温度的升高而增大,用金属 丝可以制作温度传感器,称为热电阻.有些半导体,电 阻率随温度的变化非常明显;温度上升时,有些半导 体的导电能力增强. (2)电阻——温度特性曲线(如图1所示)
二、传感器的应用 1.力传感器的应用——电子秤
(1)作用:称量物体重量 (2)敏感元件:应变片.应变片能够把物体形变这个力 学量转换为 电压 这个电学量. 2.声传感器的应用——话筒 (1)话筒的作用:把声信号转换为电信号. (2)话筒分类:①电容式话筒;②驻极体话筒;③动圈 式话筒.
3.温度传感器:①敏感元件:热敏电阻和金属热电阻 ; ②应用:电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器.
(1)按 输入量分类,如输入量分别为温度、压力、位 移、速度、加速度等非电学量时,相应的传感器称为 温度 传感器、压力传感器、 位移 传感器、速度传 感器、加速度传感器. (2)按传感器的工作原理分类,可分为 电阻 传感器、 电容 传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感 器、光电传感器、光栅传感器等. 7.传感器的元件:制作传感器时经常使用的元件有光敏 电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等.
3.位移的电容式传感器,原理是当电解质板插入两金属 极板间不同的距离时,随着电解质板位移的变化,电容 随之变化.如图丙所示.
4.压力的电容式传感器,原理是当作用在一个电极上的 压力改变时,金属片的形状发生变化,两金属板的距离 发生变化,电容随之改变.如图丁所示.
5.机械式鼠标 (1)内部构成:滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红 外接收管(光传感器),如图4所示.
ta 其图象乙”这一信息,然后结合电场相关知识导出图丙、
图丁涉及的两物理量间的数学关系式,进而判断给定图
象的正误.
变式练习1 如图6所示是电饭锅的结构,试回答下列问 题:
图6 (1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个 按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？ (2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度? 为什么?
4.光传感器:①敏感元件:光敏电阻、光电管、光电二 极管、光电三极管等;②应用:鼠标、火灾报警器、 光控开关.
热点聚焦
热点一 传感器的元件 1.光敏电阻:光敏电阻能把光照强弱这个光学量转换为
电阻这个电学量. (1)特性:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化.光照 增强,电阻变小;光照减弱,电阻增大. (2)工作原理:光敏电阻是用半导体材料制成的,硫化 镉在无光时,载流子(导电电荷)极少,导电性能不好; 随着光照的增强,载流子也增多,导电性能变好.
图1 a金属导线;b热敏电阻.
特别提示
对于金属热电阻其阻值随温度的升高而增大,而一般
的半导体热敏电阻其阻值随温度的升高而减小.
3.霍尔元件:霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转
换为电压这个电学量.
(1)特性:霍尔电压UH= k
IB d
,式中d为薄片的厚度,k
为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关.一个霍尔