实验十一传感器的简单应用

实 验 十 一 传 感 器 的 简 单 使 用 【实验目的】1认 识 热 敏 电 阻 、 光 敏 电 阻 等 传 感 器 中 的 敏 感 元件 2 了 解 传 感 器 在 技 术 上 的 简 单 应 用 【实验原理】(1)传 感 器 是 将 它 感 受 到 的 信 号 (如 力 、 热 、 光 、 声 等 )转 换 成 便 于 测 量 的 量 (一 般 是 电 学 量 )基础要点整合 (2)其 工 作 过 程 如 图 实 1所 示 ：图 实 1【实验器材】热 敏 电 阻 、 光 敏 电 阻 、 多 用 电 表 、 铁 架 台 、 烧 杯 、冷 水 、 热 水 、 小 灯 泡 、 学 生 电 源 、 继 电 器 、 滑 动 变 阻器 、 开 关 、 导 线 等 【实验过程】一 、 研 究 热 敏 电 阻 的 热 敏 特 性1实验步骤(1)按 图 实 2所 示 连 接 好 电 路 ， 将 热 敏 电 阻 绝 缘处 理 图 实 2 (2)把 多 用 电 表 置 于 “ 欧 姆 挡 ” ， 并 选 择 适 当 的 量 程测 出 烧 杯 中 没 有 热 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 温 度 计 的 示 数 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 2数据处理(1)根 据 记 录 数 据 ， 把 测 量 到 的 温 度 、 电 阻 值 填 入 下表 中 ， 分 析 热 敏 电 阻 的 特 性 . 次 数待 测 量 温 度 ( )电 阻 () (2)在 图 实 3所 示 坐 标 系 中 ， 粗 略 画 出 热 敏 电 阻的 阻 值 随 温 度 变 化 的 图 线 图 实 3(3)根 据 实 验 数 据 和 R t图 线 ， 得 出 结 论 ： 热 敏 电 阻的 阻 值 随 温 度 的 升 高 而 减 小 ， 随 温 度 的 降 低 而 增 大 二、研究光敏电阻的光敏特性图实41实 验 步 骤(1)将 光 电 传 感 器 、 多 用 电 表 、 灯 泡 、 滑 动 变 阻 器 按图 实 4所 示 电 路 连 接 好 ， 其 中 多 用 电 表 置 于 欧 姆“ 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 (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 电 阻 阻 值 的情 况 ， 并 记 录 (4)用 手 掌 (或 黑 纸 )遮 光 时 电 阻 值 又 是 多 少 ？ 并 记录 2数据处理把 记 录 的 结 果 填 入 下 表 中 ， 根 据 记 录 数 据 分 析 光 敏电 阻 的 特 性 . 结论：光 敏 电 阻 的 阻 值 被 光 照 射 时 发 生 变 化 ， 光 照增 强 电 阻 变 小 ， 光 照 减 弱 电 阻 变 大 【注意事项】1在 做 热 敏 实 验 时 ， 加 开 水 后 要 等 一 会 再 测 其 阻 值 ，以 使 电 阻 温 度 与 水 温 相 同 ， 并 同 时 读 出 水 温 光 照 强 度 弱 中 强 无 光 照 射阻 值 () 2 在 光 敏 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 射 到 光敏 电 阻 上 的 光 的 多 少 3 欧 姆 表 每 次 换 挡 后 都 要 重 新 调 零 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 ” )考点核心突破考点一热敏电阻的实际应用 (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 实 5甲 )，则 25 的 刻 度 应 在 20 的 刻 度 的 _(填 “ 左 ”或 “ 右 ” )侧 图 实 5 (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 解析(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会减小(2)由(1)的分析知，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 (3)如图所示 答案(1)小 (2)右 (3)见 解 析 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 ：考点二光敏电阻传感器的应用照 度 (lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电 阻 (k) 75 40 28 23 20 18 (1)根 据 表 中 数 据 ， 请 在 给 定 的 坐 标 系 (图 实 6)中描 绘 出 阻 值 随 照 度 变 化 的 曲 线 ， 并 说 明 阻 值 随 照 度 变化 的 特 点 图 实 6 图 实 7(2)如 图 实 7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 ： R1 10 k， R2 20 k， R3 40 k(限选 其 中 之 一 并 在 图 中 标 出 )开 关 S及 导 线 若 干 解析(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小 答案见 解 析 图 实 8所 示 装 置 可 以 用 来 测 量 硬 弹 簧 (即劲 度 系 数 较 大 的 弹 簧 )的 劲 度 系 数 k.电 源 的 电 动 势 为 E，内 阻 可 忽 略 不 计 ； 滑 动 变 阻 器 全 长 为 L， 重 力 加 速 度 为g. 为 理 想 电 压 表 ， 当 木 板 上 没 有 放 重 物 时 ， 滑 动 变 阻器 的 触 头 位 于 图 中 a点 ， 此 时 电 压 表 示 数 为 零 在 木 板上 放 置 质 量 为 m 的 重 物 ， 滑 动 变 阻 器 的 触 头 随 木 板 一起 下 移 ， 由 电 压 表 的 示 数 U及 其 他 给 定 条 件 ， 可 计 算出 弹 簧 的 劲 度 系 数 k.考点三力电传感器的实际应用 图 实 8(1)写 出 m 、 U与 k之 间 所 满 足 的 关 系 式 (2)已 知 E 1.50 V， L 12.0 cm， g 9.80 m/s2.测 量结 果 如 下 表 ：m (kg) 1.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50U(V) 0.108 0.154 0.290 0.446 0.608 0.740 在 图 实 9中 给 出 的 坐 标 纸 上 利 用 表 中 数 据 描 出m U直 线 图 实 9 m U直 线 的 斜 率 为 _kg/V； 弹 簧 的 劲 度 系 数 k _N/m(结 果 均 保 留 三 位有 效 数 字 )