高二物理必修二第一章知識點
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高二物理必修二第一章知識點
一、傳感器的及其工作原理
1、有一些元件它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量,并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量,或轉(zhuǎn)換為電路的通斷.我們把這種元件叫做傳感器.它的優(yōu)點是：把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量以后,就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了.
2、光敏電阻在光照射下電阻變化的原因：有些物質(zhì),例如硫化鎘,是一種半導體材料,無光照時,載流子極少,導電性能不好;隨著光照的增強,載流子增多,導電性變好.光照越強,光敏電阻阻值越小.
3、金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大,熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,且阻值隨溫度變化非常明顯.
金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量,金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好,測溫范圍大,但靈敏度較差.
二、傳感器的應(yīng)用(一)
1.光敏電阻
2.熱敏電阻和金屬熱電阻
3.電容式位移傳感器
4.力傳感器————將力信號轉(zhuǎn)化為電流信號的元件.
5.霍爾元件
霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個磁學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量的元件.
外部磁場使運動的載流子受到洛倫茲力,在導體板的一側(cè)聚集,在導體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的另一種電荷,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,當靜電力與洛倫茲力達到平衡時,導體板左右兩例會形成穩(wěn)定的電壓,被稱為霍爾電勢差或霍爾電壓.
三、傳感器的應(yīng)用(二)
1.傳感器應(yīng)用的一般模式
2.傳感器應(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、電飯鍋、測溫儀
光傳感器的應(yīng)用——鼠標器、火災報警器
四、傳感器的應(yīng)用實例：
1、光控開關(guān)
2、溫度報警器
五、傳感器定義
國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。
中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認為，傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。”
“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件”。
六、主要作用
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。
而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。
新技術(shù)革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)學科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，進入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅(qū)。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。
由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。
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1.[感應(yīng)電動勢的大小計算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律，E:感應(yīng)電動勢(V)，n:感應(yīng)線圈匝數(shù)，ΔΦ/Δt:磁通量的變化率｝
2)E=BLV垂(切割磁感線運動){L:有效長度(m)｝
3)Em=nBSω(交流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢){Em:感應(yīng)電動勢峰值｝
4)E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割){ω：角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝
2.磁通量Φ=BS{Φ：磁通量(Wb)，B:勻強磁場的磁感應(yīng)強度(T)，S:正對面積(m2)}
3.感應(yīng)電動勢的正負極可利用感應(yīng)電流方向判定{電源內(nèi)部的電流方向：由負極流向正極｝
4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(shù)(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大)，ΔI:變化電流，?t:所用時間，ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)｝
注：
(1)感應(yīng)電流的方向可用楞次定律或右手定則判定，楞次定律應(yīng)用要點〔見第二冊P173〕;
(2)自感電流總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化;(3)單位換算：1H=103mH=106μH.
(4)其它相關(guān)內(nèi)容：自感〔見第二冊P178〕/日光燈〔見第二冊P180〕。
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(一)定義及符號：
1、定義：電阻表示導體對電流阻礙作用的大小。
2、符號：R。
(二)單位：
1、國際單位：歐姆。規(guī)定：如果導體兩端的電壓是1V，通過導體的電流是1A，這段導體的電阻是1Ω。
2、常用單位：千歐、兆歐。
3、換算：1MΩ=1000KΩ1KΩ=1000Ω
4、了解一些電阻值：手電筒的小燈泡，燈絲的電阻為幾歐到十幾歐。日常用的白熾燈，燈絲的電阻為幾百歐到幾千歐。實驗室用的銅線，電阻小于百分之幾歐。電流表的內(nèi)阻為零點幾歐。電壓表的內(nèi)阻為幾千歐左右。
(三)影響因素：
1、實驗原理：在電壓不變的情況下，通過電流的變化來研究導體電阻的變化。(也可以用串聯(lián)在電路中小燈泡亮度的變化來研究導體電阻的變化)
2、實驗方法：控制變量法。所以定論“電阻的大小與哪一個因素的關(guān)系”時必須指明“相同條件”
3、結(jié)論：導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)，它的大小決定于導體的材料、長度和橫截面積，還與溫度有關(guān)。
4、結(jié)論理解：
⑴導體電阻的大小由導體本身的材料、長度、橫截面積決定。與是否接入電路、與外加電壓及通過電流大小等外界因素均無關(guān)，所以導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)。
⑵結(jié)論可總結(jié)成公式R=ρL/S，其中ρ叫電阻率，與導體的材料有關(guān)。記住：ρ銀<ρ銅<ρ鋁，ρ錳銅<ρ鎳隔。假如架設(shè)一條輸電線路，一般選鋁導線，因為在相同條件下，鋁的電阻小，減小了輸電線的電能損失;而且鋁導線相對來說價格便宜。
(四)分類
1、定值電阻
2、可變電阻(變阻器)
⑴滑動變阻器：
構(gòu)造：瓷筒、線圈、滑片、金屬棒、接線柱
變阻原理：通過改變接入電路中的電阻線的長度來改變電阻。
使用方法：選、串、接、調(diào)
根據(jù)銘牌選擇合適的滑動變阻器;串聯(lián)在電路中;接法：“一上一下”;接入電路前應(yīng)將電阻調(diào)到。
銘牌：某滑動變阻器標有“50Ω1.5A”字樣，50Ω表示滑動變阻器的阻值為50Ω或變阻范圍為0-50Ω。1.5A表示滑動變阻器允許通過的電流為
作用：①通過改變電路中的電阻，逐漸改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓②保護電路
應(yīng)用：電位器
優(yōu)缺點：能夠逐漸改變連入電路的電阻，但不能表示連入電路的阻值
注意：①滑動變阻器的銘牌，告訴了我們滑片放在兩端及中點時，變阻器連入電路的電阻。②分析因變阻器滑片的變化引起的動態(tài)電路問題，關(guān)鍵搞清哪段電阻絲連入電路，再分析滑片的滑動導致變阻器的阻值如何變化。
⑵電阻箱：
旋盤式電阻箱：結(jié)構(gòu)：兩個接線柱、旋盤
變阻原理：轉(zhuǎn)動旋盤，可以得到0-9999.9Ω之間的任意阻值
讀數(shù)：各旋盤對應(yīng)的指示點的示數(shù)乘以面板上標記的倍數(shù)，然后加在一起，就是接入電路的電阻
插孔式電阻箱：結(jié)構(gòu)：銅塊、銅塞，電阻絲
讀數(shù)：拔出銅塞所對應(yīng)的電阻絲的阻值相加，就是連入電路的電阻值。
優(yōu)缺點：能表示出連入電路的阻值，但不能夠逐漸改變連入電路的電阻。
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