1、第十一章 交变电流 传感器,实验十二 传感器的简单使用,过好双基关,一、研究热敏电阻的特性 1.实验原理 闭合电路欧姆定律，用 表进行测量和观察. 2.实验器材 半导体热敏电阻、多用电表、 、铁架台、烧杯、凉水和热水. 3.实验步骤 (1)按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；,欧姆,温度计,图1,(2)把多用电表置于 挡，并选择适当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)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下_ 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.,欧姆,温度计,的示数,4.数据处理
2、在图2坐标系中，粗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升高而 ，随温度的降 低而 . 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相同，并同时读出水温.,减小,增大,二、研究光敏电阻的光敏特性 1.实验原理 闭合电路欧姆定律，用 表进行测量和观察. 2.实验器材 光敏电阻、多用电表、 、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 所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡； (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值， 并记录数据；,图3,欧姆,小灯泡,(3
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光敏电阻阻值的情况，并记录； (4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录. 4.数据处理 根据记录数据分析光敏电阻的特性. 5.实验结论 (1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值 ； (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 这个电学量.,很小,电阻,6.注意事项 (1)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重新进行欧姆调零.,研透命题点,例1 (2016
4、全国卷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过60 时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，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1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干. 在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 .,命题点一 温度传感器的应用,能力考点 师生共研,(1)在图4中
5、完成待调节的报警系统原理电路图的连线.,答案,解析,图4,答案 见解析图,解析 先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试.电路图连接如图所示.,(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”).,答案,解析,R2,解析 当电路中电流Ic10 mA时，根据闭合电路欧姆定律有Ic ，解得 R总1 800 ，此时热敏电阻的阻值为650 ，则滑动变阻器的阻值为1 150 ， 所以滑动变阻器选R2.,(3)按照下列步骤调节此报警系统： 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_ _.,答案,解
6、析,650.0,b,接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，,报警器可能损坏,解析 当热敏电阻阻值小于650 时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻进行调节，应把电阻箱的阻值调到650 .若接通电源后电路中的电流过大(超过20 mA)，报警器就会损坏，电流越小越安全，所以为了电路安全，闭合开关前滑片应置于b端.,将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_. 解析 用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c端闭合，开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警. (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.,答案,解析,c,报警器
7、开始报警,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，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高. (1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变_(填“大”或“小”).,答案,解析,小,解析 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)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附近的温度.如果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.,右,图5,解析 由(1)的分
8、析知，温度越高，电流越大，25 的刻度应对应较大电流，故在20 的刻度的右侧.,答案,解析,(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路.(请在图乙中作图),答案 见解析图,答案,解析,解析 如图所示.,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：,命题点二 光电传感器的应用,能力考点 师生共研,(1)根据表中数据，请在图6甲所示的坐标系描绘出阻值随照度
9、变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点.,答案 见解析,答案,解析,图6,解析 光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示，光敏电阻的阻值随照度的增大而减小.,(2)如图乙所示，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：R110 k，R220 k，R340 k(限选 其中之一，并在图中标出)；开关S及导线
10、若干.,答案,解析,答案 见解析,例3 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小.若图7甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中RF，R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值.为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF.请按要求完成下列实验.,命题点三 压力传感器的应用,能力考点 师生共研,图7,(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4102 N0.8102 N，不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提供的器材如下： A.压敏电阻
11、，无压力时阻值R06 000 B.滑动变阻器R，全电阻阻值约200 C.电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 D.电压表V，量程3 V，内阻约3 k E.直流电源E，电动势3 V，内阻很小 F.开关S，导线若干,答案 见解析图,答案,解析,解析 根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接的电路，原理图如图所示.,(2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33 mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为_ V.,答案,解析,2.00,解析 根据电压表读数规则，电压表读数为2.00 V.,(3)此时压敏电阻的阻值为_ ；结合图甲可知待测压力的大小F_
12、N.(计算结果均保留两位有效数字),答案,解析,1.5103,60,变式2 某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”.现用如图8所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材： A.电源E(电动势3 V，内阻约为1 ) B.电流表A1(00.6 A，内阻r15 ) C.电流表A2(00.6 A，内阻r21 ) D.开关S，定值电阻R05 (1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请完成虚线框 内电路图的设计.,答案,解析,图8,答案 见解析图,解析 利用伏安法测量电
13、阻阻值，但所给器材缺少电压表，可以用内阻已知的电流表A1代替，另一个电流表A2测量电流.电路图如图所示.,(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S， 记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx_.(用字母表示),答案,解析,解析 电阻Rx两端电压为UxI1r1，流经的电流为IxI2I1，电阻Rx .,(3)改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值.最后绘成的图象如图9所示，除观察到电阻Rx的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是_ _.当F竖直向下时，可得Fx与所受压力F的数值关系是Rx_.,答案,解析,图9,压力,反向，阻值不变,172F,
