1、实验十一 传感器的简单应用目录课前预习基础落实课堂互动考点突破课前预习基础落实【实验目的】1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。2了解传感器在技术上的简单应用。【实验原理】(1)传感器是将它感受到的信号(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。(2)其工作过程如图实1 所示：【实验器材】热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。【实验过程】一、研究热敏电阻的热敏特性1实验步骤(1)按图实2 所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。(2)把多用电表置于“欧姆挡” ，并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的
2、阻值，并记下温度计的示数。(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。2数据处理(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性。(2)在图实3 所示坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。(3)根据实验数据和 Rt 图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。二、研究光敏电阻的光敏特性1实验步骤(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图实4 所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆“100”挡。(2)先测
3、出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少？并记录。2数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。【注意事项】1在做热敏实验时，加开水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水温相同，并同时读出水温。2在光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。3欧姆表每次换挡后都要重新调零。【实验改
4、进】对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图实5 所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 RT的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：1往 RT上擦一些酒精。2用吹风机将热风吹向电阻 RT。根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性。【实验分析】11 中指针左偏，说明 RT的阻值增大。酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大。22 中指针右偏，说明 RT的阻值减小。电阻 RT温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。优点：改进后的实验简单易操作，能很快得出结论。课堂互动考点突破考点一 热敏电阻的原理及应用例
5、1 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将 RT和两个适当的固定电阻 R1、R 2连成图实6 虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻 RL的阻值随 RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下 RL的阻值，测量电路如图实7 所示，图中的电压表内阻很大。R L的测量结果如下表所示。回答下列问题：(1)根据图实6 所示的电路，在图实7 所示的实物图上连线。(2)为了检验 RL与 t 之间近似为线性关系，在图实8 上作 RLt 关系图线。(3)在某一温度下，电路中的电流表、
6、电压表的示数如图实9 甲、乙所示。电流表的读数为_，电压表的读数为_。此时等效电阻 RL的阻值为_；热敏电阻所处环境的温度约为_。答案 (1)连线如图所示(2)RLt 关系图线如图所示(3)115 mA 5.0 V 43.5 64.0 (6266 均正确)考点二 光敏电阻传感器的应用例 2 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx)。某光敏电阻 RP在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在给定的坐标系(图实10)中描绘出阻值随照度变化的曲线，并
7、说明阻值随照度变化的特点。(2)如图实11 所示，当 1、2 两端所加电压上升至 2 V 时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给 1、2 两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻 RP(符号 ，阻值见上表)；直流电源 E(电动势 3 V，内阻不计)；定值电阻：R 110 k，R 220 k，R 340 k(限选其中之一并在图中标出)开关 S 及导线若干。解析(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示。光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光
8、照度的增大非线性减小。(2)根据串联电阻的分压关系， E3 V，当照度降低至 1.0(lx)时，其电压升至 2 V，由图线知，此时光敏电阻 RP20 k， URP2 V，串联电阻分压 UR1 V，由 2 得： R 10 k，URPUR RPR RP2故选定值电阻 R1，电路原理图如图所示。答案 见解析考点三 传感器在实验中的应用例 3 利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图实12 甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的 UI 关系图线。(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器 A(阻值范围 010 )、滑动变阻器 B(阻值范围 0100 )、电动势为 6 V 的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的是_(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图。(2)如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为 0.3 A，电源电动势为 3 V。则此时小灯泡的电功率为_ W，电源的内阻为_ 。答案 (1)A 实验电路图如图所示(2)0.69(0.660.72 均可) 2.33(2.002.67 均可)