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交變電流 傳感器,第 十一 章,實驗十二 傳感器的簡單應(yīng)用,基礎(chǔ)知識梳理,一、實驗?zāi)康?1．知道什么是傳感器，知道光敏電阻和熱敏電阻的作用。 2．能夠通過實驗探究光敏電阻和熱敏電阻的特征。 3．了解常見的各種傳感器的工作原理、元件特性及設(shè)計方案。 二、實驗原理 傳感器是將它所感受到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)的一類元件。例如：熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號轉(zhuǎn)換成電信號；光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過相應(yīng)的儀器進行處理，就可達到自動控制等各種目的。 三、實驗器材 鐵架臺，溫度計，多用電表，燒杯，開水(可裝在熱水瓶內(nèi))，冷水，熱敏電阻，光敏電阻，導(dǎo)線，紙帶，光電計數(shù)器，鉤碼。,四、實驗步驟 1．熱敏電阻特性實驗：如圖所示。,①在燒杯內(nèi)倒入少量冷水，放在鐵架臺上，將懸掛在鐵架臺上的溫度計放入水中。 ②將多用電表的選擇開關(guān)置于“________”擋，將兩支表筆短接，調(diào)零后再將兩支表筆分別與熱敏電阻的兩個輸出端相連。,③將熱敏電阻放入燒杯內(nèi)的水中，在歐姆擋上選擇合適的倍率，再重新_______，把兩支表筆接到熱敏電阻兩輸出端，觀察表盤指示的熱敏電阻的阻值，填入表格內(nèi)。,歐姆,調(diào)零,實驗記錄： ④分幾次向燒杯內(nèi)倒入開水，觀察不同溫度時熱敏電阻的阻值，記錄在表格內(nèi)。 ⑤通過比較這些測得的數(shù)據(jù)，看看熱敏電阻的阻值是怎樣隨溫度變化的。 ⑥將多用電表的選擇開關(guān)置于______________擋或“________”擋，拆開裝置，將器材按原樣整理好。,交流電壓最高,OFF,2．光敏電阻特性實驗：如圖所示。,①將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，選擇合適的倍率，將兩支表筆短接后調(diào)零。 ②把多用電表的兩支表筆接到光敏電阻的兩個輸出端，觀察表盤指示的光敏電阻的阻值，記錄下來。,③將手張開放在光敏電阻的上方，擋住照到光敏電阻上的部分光線，觀察表盤所示光敏電阻阻值的變化，記錄下來。 ④上下移動手掌，觀察光敏電阻阻值的變化。 ⑤將多用電表的選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋，拆開裝置，將器材按原樣整理好。,3．光電計數(shù)的基本原理 將鉤碼放在紙帶上，如圖所示。拖動紙帶向前運動，觀察光電計數(shù)器上的數(shù)字變化。 4．簡單自動控制實驗 請同學(xué)們自己設(shè)計一個由熱敏電阻或光敏電阻作為傳感器的簡單自動控制實驗。,五、注意事項 1．在做熱敏實驗時，加開水后要等一會再測其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫。 2．可用圖象描出電阻隨溫度的變化圖象來分析其規(guī)律。 3．光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。 4．光電計數(shù)器是比較精密的儀器，使用過程中注意輕拿輕放。,核心考點突破,熱敏電阻的原理及應(yīng)用,金屬熱電阻和熱敏電阻 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。與金屬不同的是有些半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強，故可以用半導(dǎo)體材料制成熱敏電阻。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。,(1)要求實驗中改變滑動變阻器滑片的位置，使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大。①請補充完成圖甲中實物間的連線。②其中應(yīng)選擇的滑動變阻器是________(填寫器材前面的代號),C,(2)該小組測出熱敏電阻R1的U－I圖線如圖乙中曲線I，又通過查閱資料得出了熱敏電阻R2的U－I圖線如圖乙中曲線Ⅱ，用上述電流表和熱敏電阻R1、R2測量某電池組的電動勢和內(nèi)阻，采用的電路如圖丙所示，將單刀雙擲開關(guān)接通“1”，電流表A的示數(shù)如圖丁所示，則通過R1的電流為________A，將單刀雙擲開關(guān)接通“2”時測得通過R2的電流為0.60A，則該電池組的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),0.40,3.0,3.5,[解析] (1)①加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，故滑動變阻器采用分壓接法；②為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選用最大阻值較小的，應(yīng)選C。 (2)電流表的量程為0.6A，分度值為0.02A，由題圖丁知，通過R1的電流為0.40A；由題圖乙知，通過R1的電流I1＝0.40A時，R1兩端的電壓U1＝1.60V，通過R2的電流I2＝0.60A時，R2兩端的電壓U2＝0.9V，由閉合電路歐姆定律得E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解得E＝3.0V，r＝3.5Ω。,答案：(1)如圖所示,光敏電阻的原理及應(yīng)用,光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，光照增強電阻變小，光照減弱電阻變大。,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在如圖甲所示的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。,(2)如圖乙所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)。請利用下列器材設(shè)計一個簡單電路，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)時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計電路的影響),解題導(dǎo)思：(1)當(dāng)照度降低至1.0lx時，光敏電阻的阻值如何確定？阻值為多少？ (2)如何使光敏電阻兩端的電壓達到2V? 答案：(1)由題干中表格數(shù)據(jù)可得阻值為20kΩ。 (2)依據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，串聯(lián)一個合適的分壓電阻。,[解析] (1)描繪圖象應(yīng)注意：各點均勻分布在圖線兩側(cè)，且圖線應(yīng)用平滑曲線，而不能成為各點的連線。光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖甲所示，電阻的阻值隨光照度的增大而減小。,答案：(1)如圖甲所示 特點：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小 (2)如圖乙所示,其他傳感器的應(yīng)用,(1)為了較準確地測量電阻Rx的阻值，請將電流表A2接入虛線框內(nèi)并畫出其中的電路圖。,(2)在電阻Rx上加一個豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，則Rx＝________(用字母表示)。 (3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成的圖象如圖乙所示。當(dāng)F豎直向下時，可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx＝_________。(各物理量單位均為國際單位) (4)定值電阻R0的阻值應(yīng)該選用________。 A．1Ω B．5Ω C．10Ω D．20Ω,16－2F,B,(4)定值電阻R0的作用為控制電路中電流的大小，保證電流表在安全有效的測量范圍內(nèi)工作，整個電路中總電流不能大于電流表的最大量程0.6A，而電動勢為3V，因此總電阻應(yīng)略大于5Ω，而電源內(nèi)阻約為1Ω，因此定值電阻R0的阻值應(yīng)選5Ω，這樣既能保證電流不超過量程，也能保證電流不會太小，使兩塊電流表可準確讀數(shù)，故選B。 答案：,〔類題演練〕,(1)某次實驗得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖乙所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖丙所示。利用所得的F－s圖象，求出0.30～0.52m過程中力F做功W＝________J，此過程動能的變化ΔEk＝________J(保留兩位有效數(shù)字)。 (2)下列操作中可減小實驗誤差的是________。 A．使拉力F遠小于小車的重力 B．實驗前先平衡摩擦力 C．繩與滑板表面平行,0.18,0.15,BC,