實(shí)驗(yàn)12傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性2了解傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)要求(一)研究熱敏電阻的熱敏特性1實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路的歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測(cè)量和觀察2實(shí)驗(yàn)器材：NTC熱敏電阻，多用電表，溫度計(jì)，水杯、冷水和熱水3實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理(2)把多用電表置于“歐姆”擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒(méi)有熱水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒(méi)在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄4數(shù)據(jù)處理：在下圖坐標(biāo)系中，粗略畫(huà)出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線5實(shí)驗(yàn)結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大，半導(dǎo)體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器(二)研究光敏電阻的光敏特性1實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路的歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測(cè)量和觀察2實(shí)驗(yàn)器材：光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線3實(shí)驗(yàn)步驟(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按如圖所示電路連接好，其中多用電表置于“×100”擋(2)先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)(3)打開(kāi)電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄(4)用手掌(或黑紙)遮光時(shí)電阻值又是多少，并記錄4數(shù)據(jù)處理：根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性5實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很小(2)光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量(三)注意事項(xiàng)1在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開(kāi)水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫2光敏實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過(guò)蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少3歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零一、熱敏電阻的應(yīng)用 用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成如圖甲虛線框內(nèi)所示的電路，以使電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路器材如圖乙所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大RL的測(cè)量結(jié)果如表所示溫度t/30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值/543515483447414379347回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實(shí)物圖上連線(2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作RLt關(guān)系圖線(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丙、丁所示電流表的讀數(shù)為_(kāi)，電壓表的讀數(shù)為_(kāi).此時(shí)等效電阻RL的阻值為_(kāi)；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_(kāi).解析：(1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，R1與RT并聯(lián)，再與R2串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器為限流接法，注意各電表的極性，開(kāi)關(guān)控制整個(gè)電路，實(shí)物連圖如答案圖所示(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在RLt圖象中描點(diǎn)，作RLt圖象為一條直線如答案圖所示(3)讀出電壓U500 V，電流I115 mARL435 ，再由RLt關(guān)系圖線找出RL435 對(duì)應(yīng)的溫度t640.答案：(1)連線如圖所示(2)RLt關(guān)系圖線如圖所示(3)115 mA500 V435 640 (6266 均正確)二、光電傳感器的應(yīng)用 為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng)光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)某光敏電阻ROS在不同照度下的阻值如下表所示：照度(lx)0.20.40.60.8101 2電阻(k)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)谌鐖D給定的坐標(biāo)系中描繪出光敏電阻阻值隨照度變化的曲線，并說(shuō)明光敏電阻阻值隨照度變化的特點(diǎn)(2)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗、照度降低至10 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻ROS(符號(hào)，阻值見(jiàn)上面表格)直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R110 k、R220 k、R340 k(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干解析：(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線，得到如圖所示的變化曲線由圖可知光敏電阻阻值隨照度變化的特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小(2)因天色漸暗、照度降低至10 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，此時(shí)光敏電阻阻值為20 k，兩端電壓為2 V，電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，故應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為10 k，即選用R1此電路的原理圖如圖所示答案：見(jiàn)解析三、傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)和顯示體重大小的儀表 (實(shí)質(zhì)是理想電流表)組成壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107 Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如表所示設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為48 V，取g10 m/s2請(qǐng)作答：壓力F/N02505007501 0001 2501 500電壓R/300270240210180150120(1)該秤零點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤_A處(2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20 mA，這個(gè)人的質(zhì)量是_kg.解析：(1)由題表格知，踏板空載時(shí)，壓力傳感器的電阻R300 ，此時(shí)中電流I A16×102 A(2)當(dāng)電流I20 mA2×102 A時(shí)，壓力傳感器的電阻R 240 ，對(duì)應(yīng)表格中，這個(gè)人的質(zhì)量為50 kg.答案：(1)16×102(2)505