220V
ce b a
二. 声传感器的应用——话筒
二. 声传感器的应用——话筒
声电传感器是指将声音信号转换为电 信号的一类传感器
常见的动圈式话筒和电容式话筒都 是声电传感器。
动圈式话筒的工作原理
电磁感应现象
膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线 圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产 生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变 化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流 经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大 的声音。优点：结实耐用，实用，方便
解：光敏电阻受到光照射时电阻变小 ，将光敏电 阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联 接入继电器的a、b端，如图示：
将交流电源与路灯接入c、e之间。
光暗时光敏电阻值大， ab间电流小，磁性弱，ce 处于闭合，灯亮。
光亮时，光敏电阻值 小， ab间电流大，磁性 强，吸住衔铁，电路ce处 断开，灯灭。
练习、 如图所示是一种热敏电阻（PTC元件）的电
阻R随温度t变化的关系图线，这种元件具有发热、控
温双重功能．常见的电热灭蚊器中就使用这种元件来
加温并控制温度．如果将该元件接到220V恒定电压
下，则 AD
A．通电后，其电功率先增大后减小。
B．通电后，其电功率先减小后增大
C．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1不 变
C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
练习：如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容 制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层 ，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属 层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电
压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容
上顶板示数为零， 则弹簧变短，
F≥10N F3=0 F – mg = ma3 a3 ≥ 10m/s2 向上加速或向 下减速，加速 度a≥ 10m/s2。
用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控 制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭 。可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学生用电 源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。
时汽车的加速度大小和方向．
（2）当汽车以怎样的加速度
运动时，传感器a的示数为零．
解：（1）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右
的推力 F1=14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力
F2=6.0 N．滑块所受合力产生加速度a1，根据牛
顿第二定律有
F1 F2 ma1
得 a=4 m/s2
a1与F1同方向，即向前（向右）．
电容式话筒的工作原理
利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M 和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当
声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化
的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相
同的电压．优点：保真度好。
驻极体话筒的工作原理
驻极体话筒的原理同电容式话筒， 只是其内部感受声波的是驻极体塑料 薄膜．优点：体积小，重量轻，价格 便宜，灵敏度高，工作电压低。
均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑
块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可
通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制
导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏
离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度 （ ）
A. D方向向左，大小为 1k S/m
B．方向向右，大小为 1k S/m
电熨斗
双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断.
P57思考与讨论
思考与讨论：
（1）常温下，上、下触点应是接触的还是 分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起 作用？
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设 定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实 现的？
（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．
发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化， 使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化 的原因可能是容器两板间的（ A ）
（A）距离变化。 （B）正对面积变化 （C）介质变化 （D）电压变化
振动 膜金属
板
பைடு நூலகம்
金属 膜
图5
外电 路
三．温度传感器的应用——电熨斗
双金属片温度传感器：
常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀 性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。
、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动 变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，系统静止时P在B点
，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压U与ω 的函数式。
解：设弹簧伸长x , 则
kx=m ω2(l+x)
∴ x= m ω2 l ／ ( k-m ω2 ) O ω
A
设滑动变阻器单位长度
的电阻为r1
O′
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同 的温度，此时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．
课本问题与练习
1、（1）冰箱内温度较高时，
密封系统中的压强增大，盆体 膨胀，膜盒3通过小柱体带动 弹簧片4，使动触点5与静触点 6接触，控制压缩机自动开始 工作，而在达到设定的低温时 拉簧带动弹簧片4将触点5、6 断开，使压缩机停止工作．
练习：（2003上海试题）唱卡拉OK用的话筒，内有
传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在
弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永
磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音
信号转变为电信号。下列说法正确的是
()
A 该传B 感器是根据电流的磁效应工作的
B 该传感器是根据电磁感应原理工作的。
U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l
∴ U= Em ω2 ／(k-m ω2)
输出电压U B
P C
S
练习、 用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上 做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的 前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感 器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑
A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化。
C. 物体M不动时，电路中没有电流
D. 物体M不动时，电压表没有示数
练习：惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个
系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理
的示意图如图示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆
上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数
式。 解：a=2kx/m
10
0
10
∴ x=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 x / L =maU0 / 2kL =mU0 a / 2kL∝a
P U
U0
练习:可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构 如图所示。当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移 并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系 统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k
当物体具有图示方向的加速度a时，滑块向左移，
则变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变阻器时电
势降落大，则Q点电势高于P点，则指针应向零点左
侧偏转．
课本问题与练习
（1）A、B端
（2）由图甲知，t=100℃时R=50Ω，则继
电器电路中电流在100℃时，，其中为继电 器的电阻。
代入数据解得， R 100
（2）凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7 的拉力，该拉力与弹性膜盒3共同控制弹簧 片4的运动，故弹簧7上弹力的变化会改变 设定的温度．
课本问题与练习
2．该同学设计的电路在原理上可
行，当滑动片P在滑动变阻器中央 时P、Q等势，电压表指针指中央
零点．
这个装置可以同时测出加速 度大小和方向，大小可通过电压 表示数大小表示，方向可通过偏 转方向判定．
沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？
解： 原来
F=10N m
（1）
F
（2） F a3
a
mg F1 =6N
a2
mg F2
上顶板示数是下
向上做匀减速 底板示数的1/2
运动a向下
弹簧长度不变
a=2m/s2
F=10N F2=5N
mg+F1-F=ma
mg+F2-F=ma2
m=0.5kg
a2=0
静止或匀速运动
mg
（2）a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力
F1/=0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧 就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F2/=20N。滑 块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，
a2=10m/s2，方向向左．
练习：将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形
的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压
块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、 b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读 出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在 前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b在的示 数均为 10 N（取g=10 m／s2）．
（1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，求此
D．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1
到t2之间的某一值不变。
R
t/℃
t1
t2
练习、（2003上海考题）演示位移传感器的工作 原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变 阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映 物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说