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交变电流 传感器,第 十一 章,实验十二 传感器的简单应用,基础知识梳理,一、实验目的 1知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用。 2能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特征。 3了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案。 二、实验原理 传感器是将它所感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件。例如：热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可达到自动控制等各种目的。 三、实验器材 铁架台，温度计，多用电表，烧杯，开水(可装在热水瓶内)，冷水，热敏电阻，光敏电阻，导线，纸带，光电计数器，钩码。,四、实验步骤 1热敏电阻特性实验：如图所示。,在烧杯内倒入少量冷水，放在铁架台上，将悬挂在铁架台上的温度计放入水中。 将多用电表的选择开关置于“_”挡，将两支表笔短接，调零后再将两支表笔分别与热敏电阻的两个输出端相连。,将热敏电阻放入烧杯内的水中，在欧姆挡上选择合适的倍率，再重新_，把两支表笔接到热敏电阻两输出端，观察表盘指示的热敏电阻的阻值，填入表格内。,欧姆,调零,实验记录： 分几次向烧杯内倒入开水，观察不同温度时热敏电阻的阻值，记录在表格内。 通过比较这些测得的数据，看看热敏电阻的阻值是怎样随温度变化的。 将多用电表的选择开关置于_挡或“_”挡，拆开装置，将器材按原样整理好。,交流电压最高,OFF,2光敏电阻特性实验：如图所示。,将多用电表的选择开关置于欧姆挡，选择合适的倍率，将两支表笔短接后调零。 把多用电表的两支表笔接到光敏电阻的两个输出端，观察表盘指示的光敏电阻的阻值，记录下来。,将手张开放在光敏电阻的上方，挡住照到光敏电阻上的部分光线，观察表盘所示光敏电阻阻值的变化，记录下来。 上下移动手掌，观察光敏电阻阻值的变化。 将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡，拆开装置，将器材按原样整理好。,3光电计数的基本原理 将钩码放在纸带上，如图所示。拖动纸带向前运动，观察光电计数器上的数字变化。 4简单自动控制实验 请同学们自己设计一个由热敏电阻或光敏电阻作为传感器的简单自动控制实验。,五、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，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。 2可用图象描出电阻随温度的变化图象来分析其规律。 3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。 4光电计数器是比较精密的仪器，使用过程中注意轻拿轻放。,核心考点突破,热敏电阻的原理及应用,金属热电阻和热敏电阻 金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。与金属不同的是有些半导体的导电能力随温度的升高而增强，故可以用半导体材料制成热敏电阻。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。,(1)要求实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大。请补充完成图甲中实物间的连线。其中应选择的滑动变阻器是_(填写器材前面的代号),C,(2)该小组测出热敏电阻R1的UI图线如图乙中曲线I，又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的UI图线如图乙中曲线，用上述电流表和热敏电阻R1、R2测量某电池组的电动势和内阻，采用的电路如图丙所示，将单刀双掷开关接通“1”，电流表A的示数如图丁所示，则通过R1的电流为_A，将单刀双掷开关接通“2”时测得通过R2的电流为0.60A，则该电池组的电动势为_V，内阻为_。(结果均保留两位有效数字),0.40,3.0,3.5,解析 (1)加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压接法；为方便调节，滑动变阻器选用最大阻值较小的，应选C。 (2)电流表的量程为0.6A，分度值为0.02A，由题图丁知，通过R1的电流为0.40A；由题图乙知，通过R1的电流I10.40A时，R1两端的电压U11.60V，通过R2的电流I20.60A时，R2两端的电压U20.9V，由闭合电路欧姆定律得EU1I1r，EU2I2r，解得E3.0V，r3.5。,答案：(1)如图所示,光敏电阻的原理及应用,光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。,(1)根据表中数据，请在如图甲所示的坐标系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。,(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2V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),解题导思：(1)当照度降低至1.0lx时，光敏电阻的阻值如何确定？阻值为多少？ (2)如何使光敏电阻两端的电压达到2V? 答案：(1)由题干中表格数据可得阻值为20k。 (2)依据串联电路的分压原理，串联一个合适的分压电阻。,解析 (1)描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线。光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示，电阻的阻值随光照度的增大而减小。,答案：(1)如图甲所示 特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小 (2)如图乙所示,其他传感器的应用,(1)为了较准确地测量电阻Rx的阻值，请将电流表A2接入虚线框内并画出其中的电路图。,(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，则Rx_(用字母表示)。 (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乙所示。当F竖直向下时，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx_。(各物理量单位均为国际单位) (4)定值电阻R0的阻值应该选用_。 A1 B5 C10 D20,162F,B,(4)定值电阻R0的作用为控制电路中电流的大小，保证电流表在安全有效的测量范围内工作，整个电路中总电流不能大于电流表的最大量程0.6A，而电动势为3V，因此总电阻应略大于5，而电源内阻约为1，因此定值电阻R0的阻值应选5，这样既能保证电流不超过量程，也能保证电流不会太小，使两块电流表可准确读数，故选B。 答案：,类题演练,(1)某次实验得出拉力F随位移s变化规律如图乙所示，速度v随位移s变化规律如图丙所示。利用所得的Fs图象，求出0.300.52m过程中力F做功W_J，此过程动能的变化Ek_J(保留两位有效数字)。 (2)下列操作中可减小实验误差的是_。 A使拉力F远小于小车的重力 B实验前先平衡摩擦力 C绳与滑板表面平行,0.18,0.15,BC,
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