第三講實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡(jiǎn)單使用 1了解傳感器的工作過(guò)程，探究敏感元件的特性2能夠簡(jiǎn)單使用傳感器 一、實(shí)驗(yàn)原理1傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成 的電學(xué)量2傳感器的組成傳感器一般由 、 、 幾部分組成便于測(cè)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路 二、實(shí)驗(yàn)器材1研究熱敏電阻特性器材：熱敏電阻、 、燒杯、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)、冷水及熱開水2研究光敏電阻特性器材：光敏電阻、小盒子、小燈泡(或門鈴)、學(xué)生電源、繼電器、 、多用電表、開關(guān)、導(dǎo)線等 多用電表滑動(dòng)變阻器 一、研究熱敏電阻的熱敏特性1實(shí)驗(yàn)步驟(1)按如圖所示連接好電路，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 2數(shù)據(jù)處理(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測(cè)量到的溫度、電阻值填入表中，分析熱敏電阻的特性.次數(shù)待測(cè)量溫度()電阻() (2)在如圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和Rt圖線，得出結(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 友情提示：做實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測(cè)量其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫. 某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性，現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等(1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請(qǐng)你在圖甲所示的實(shí)物圖上連線甲乙 (2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟：正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，_、_，斷開開關(guān)重復(fù)第步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)(3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪出圖乙所示的Rt關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R_t()(保留3位有效數(shù)字) 答案：(1)如圖所示(2)讀取溫度計(jì)示數(shù)讀取電壓表示數(shù)(3)1000.400 二、研究光敏電阻的光敏特性1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 2數(shù)據(jù)處理把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性.結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大光照強(qiáng)度弱中強(qiáng)無(wú)光照射阻值() 友情提示：(1)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.(2)多用電表每次換擋后都要重新調(diào)零. 為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)光控開關(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RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2電阻(k) 75 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D甲給定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說(shuō)明阻值隨照度變化的特點(diǎn)圖甲 (2)如圖乙所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開關(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1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖提供的器材如下：直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R 110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干 圖乙 【規(guī)范解答】(1)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，得到如圖所示的變化曲線 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1.0(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R 1；此電路的原理圖如圖所示 答案：(1)光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線見規(guī)范解答特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小(2)電路原理圖見規(guī)范解答 三、幾種常見傳感器的應(yīng)用1力傳感器的應(yīng)用電子秤(1)作用：稱量物體重量(質(zhì)量)(2)敏感元件：應(yīng)變片應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量2聲傳感器的應(yīng)用話筒(1)話筒的作用：把聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(2)話筒分類：電容式話筒；駐極體話筒；動(dòng)圈式話筒 3溫度傳感器(1)敏感元件：熱敏電阻和金屬熱電阻(2)應(yīng)用：電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀、溫度報(bào)警器4光傳感器(1)敏感元件：光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等(2)應(yīng)用：鼠標(biāo)、火災(zāi)報(bào)警器、光控開關(guān) 電飯煲的工作原理如圖所示可分為兩部分，即控制部分：由S1、S2、R1和黃燈組成；工作(加熱)部分：由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個(gè)控溫開關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103)時(shí)，自動(dòng)斷開，且不能自動(dòng)復(fù)位(閉合)，S2是一個(gè)雙金屬片自動(dòng)開關(guān). 當(dāng)溫度達(dá)到7080時(shí)，自動(dòng)斷開，低于70時(shí)，自動(dòng)閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過(guò)其電流必須較小，所以R1、R2起_作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70，所以S2是_(填“斷開的”或“閉合的”)接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到7080時(shí)，S2斷開，當(dāng)溫度達(dá)到103時(shí)飯熟，S1斷開，當(dāng)溫度降到70以下時(shí)，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R 2_R3(填“”“”“”)，若用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干S1才會(huì)斷開，試解釋此現(xiàn)象 【規(guī)范解答】R1、R2起的作用是限流，防止指示燈(氖泡)因電流過(guò)大而燒毀，S2是自動(dòng)控制溫度開關(guān)，當(dāng)溫度低于70時(shí)自動(dòng)閉合，當(dāng)溫度高于7080時(shí)又自動(dòng)斷開，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2R3.由于開關(guān)S1必須當(dāng)溫度達(dá)到103時(shí)自動(dòng)斷開，而水的沸點(diǎn)只有100，因此用電飯煲燒水時(shí)，直到被燒干后，S1才會(huì)斷開答案：限流閉合的 熱敏電阻是傳感器電路中常用的電子元件現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求伏安特性曲線盡可能完整已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值為4 5 ，熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器材有：A電流表A1，量程0.6 A，內(nèi)阻約1 B電流表A2，量程3 A，內(nèi)阻約2 C電壓表V 1，量程15 V，內(nèi)阻約15 k D電壓表V2，量程3 V，內(nèi)阻約5 kE滑動(dòng)變阻器R1(0100 )F滑動(dòng)變阻器R2(020 )G電源E(3 V，內(nèi)阻可忽略)H盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出)I開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的電流表為_(填“A1”或“A2”)，應(yīng)選用的電壓表為_(填“V1”或“V2”)，應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器為_(填“R1”或“R2”)(2)在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，要求測(cè)量誤差盡可能小 (3)根據(jù)電路原理圖，在實(shí)物圖上連線 解析：(1)由于電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，則電壓表應(yīng)選V2，常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值為4 5 ，再加上電流表內(nèi)阻，由閉合電路歐姆定律可知電路中最大電流小于0.6 A，故電流表應(yīng)選A1；本實(shí)驗(yàn)研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求伏安特性曲線盡可能完整，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2. (2)設(shè)計(jì)電路圖時(shí)，由于電流表內(nèi)阻與熱敏電阻阻值相差不大，故電流表采用外接法，如圖所示 答案：(1)A1V2R2(2)見解析圖(3)如圖所示