高中物理第十一章实验传感器简单使用

实验十二传感器的简单使用

一、研究热敏电阻的特征

1.实验原理

闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行丈量和察看.

2.实验器械

半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水.

3.实验步骤

(1)按图 1 连结好电路，将热敏电阻绝缘办理；

图 1

(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适合的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；

(3)向烧杯中注入少许的冷水，使热敏电阻淹没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表丈量的热敏电阻的阻值；

(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不一样温度下热敏电阻的阻值，并记录.

4.数据办理

在图 2 坐标系中，大略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线.

图 2

5.实验结论

热敏电阻的阻值随温度的高升而减小，随温度的降低而增大.

6.注意事项

实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度同样，并同时读出水温 .

二、研究光敏电阻的光敏特征

1.实验原理

闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行丈量和察看.

2.实验器械

光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源.

3.实验步骤

(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图 3 所示电路连结好，此中多用电表置于“× 100”挡；

图 3

(2)先测出在室内自然光的照耀下光敏电阻的阻值，并记录数据；

(3)翻开电源，让小灯泡发光，调理小灯泡的亮度使之渐渐变亮，察看多用电表表盘指针显示

光敏电阻阻值的状况，并记录；

(4)用手掌 (或黑纸 )遮光时，察看多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的状况，并记录.

4.数据办理

依据记录数据剖析光敏电阻的特征.

5.实验结论

(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照耀下电阻值很小；

(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量变换为电阻这个电学量.

6.注意事项

(1)实验中，假如成效不显然，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并经过盖上小孔改变照

射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；

(2)欧姆表每次换挡后都要从头进行欧姆调零.

命题点一温度传感器的应用

例 1 (2016 ·全国卷Ⅰ ·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超出 60 ℃时，系统报警.供给的器械有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过 I c时就会报警 )，电阻箱 (最大阻值为 999.9Ω)，直流电源 (输出电压为 U，内阻不计 )，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为 2 000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干 .

在室温下对系统进行调理.已知 U 约为 18 V ， I c约为 10 mA ；流过报警器的电流超出20 mA 时，报警器可能破坏；该热敏电阻的阻值随温度高升而减小，在

(1)在图 4 中达成待调理的报警系统原理电路图的连线.

60 ℃时阻值为650.0Ω.

图 4

(2)电路中应采纳滑动变阻器 ________(填“ R1”或“ R2” ).

(3)依据以下步骤调理此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，依据实验要求，这一阻值为________Ω；滑

动变阻器的滑片置于______(填“ a”或“ b” )端邻近，不可以置于另一端的原由

是________.

②将开关向 ______(填“ c”或“ d” )端闭合，迟缓挪动滑动变阻器的滑片，直至________.

(4)保持滑动变阻器滑片的地点不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.

答案 (1) 看法析图(2)R2

(3)① 650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超出20 mA ，报警器可能破坏② c 报警器开始报警

分析 (1) 先用电阻箱代替热敏电阻，连结成闭合回路进行调试.电路图连结以下图 .

(2)当电路中电流I c＝10 mA 时，依据闭合电路欧姆定律有I c＝U

，解得 R 总＝ 1 800 Ω，此时R总

热敏电阻的阻值为650 Ω，则滑动变阻器的阻值为 1 150Ω，因此滑动变阻器选 R2.

(3)①当热敏电阻阻值小于 650 Ω时，报警器就会报警，用电阻箱代替热敏电阻进行调理，应

把电阻箱的阻值调到 650 Ω若.接通电源后电路中的电流过大(超出 20 mA) ，报警器就会破坏，电流越小越安全，因此为了电路安全，闭合开关前滑片应置于 b 端 .

② 用电阻箱代替热敏电阻进行调试，应将开关向 c 端闭合，开封闭合后要减小电路中的电阻

直至报警器报警.

变式 1利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，能够用来丈量很小范围

内的温度变化，反响快，并且精准度高.

(1)假如将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其余元件串连成一个电路，其余要素不变，

只需热敏电阻所处地区的温度降低，电路中电流将变______(填“大”或“小”).

(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻

邻近的温度 .假如刻度盘正中的温度为20 ℃ (如图 5 甲所示 )，则 25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的 ______(填“左”或“右” ) 侧.

图 5

(3)为了将热敏电阻搁置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器械件 )设计一个电路 .(请在图乙中作图)

答案(1) 小(2)右(3)看法析图

分析(1) 因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流变小

(2)由 (1)的剖析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应付应较大电流，故在

(可增添元器

.

20 ℃的刻度的

右边 .

(3)以下图 .

命题点二光电传感器的应用

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 .光控开关可采纳光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值跟着光的照度而发生变化的元件 (照度能够反应光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx). 某光敏电阻 R P在不一样照度下的阻值以下表：

照度 (lx)0.20.40.60.8 1.0 1.2

电阻 (k Ω)754028232018

(1)依据表中数据，请在图 6 甲所示的坐标系描述出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照

度变化的特色.

(2)如图乙所示，当1、2 两头所加电压上涨至 2 V时，控制开关自动启动照明系统.请利用下列器械设计一个简单电路，给1、2 两头供给电压，要求当日气渐暗照度降低至 1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内达成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)

供给的器械以下：

光敏电阻R P(符号，阻值见上表)；

直流电源E(电动势 3 V，内阻不计 )；