1、实验十二传感器的简单使用1实验目的(1)了解常见传感器元件的作用。(2)探究热敏电阻、光敏电阻的特性。2实验原理传感器将感受到的非电学量(力、热、光、声等)，转换成便于测量的电学量。3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。4实验过程(1)研究热敏电阻的特性按如图所示连接好实物。将热水分几次注入烧杯中，测量每次水的温度、热敏电阻的阻值。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。(2)研究光敏电阻的特性将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示正确连接，多用电表置于“100”挡。先测出在室内自然光
2、的照射下光敏电阻的阻值。打开电源，让小灯泡发光，调节灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察光敏电阻的变化情况。用黑纸遮光时，观察光敏电阻的变化情况。结论：光照增强光敏电阻阻值变小，光照减弱光敏电阻阻值变大。5注意事项(1)在做热敏电阻实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温、电压和电流值。(2)光敏电阻实验中，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照射到光敏电阻上的光的强度。(3)欧姆表每次换挡后都要重新调零。 教材原型实验1某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现用直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻
3、、保温容器、温度计、开关和导线连成如图甲所示的实物图。甲(1)实验的主要步骤：正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，_，_，断开开关。重复第步操作若干次，测得多组数据。(2)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图乙所示的Rt关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的Rt关系式：R_t()(保留3位有效数字)。乙解析(1)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性，所以实验需要测出热敏电阻的阻值及相应的温度，热敏电阻的阻值用R间接测量，故需要记录的数据是温度计的示数和电压表的示数。(2)设热敏
4、电阻RR0kt，k0.400。由图线知，温度为10 时，热敏电阻R104 ，则R0Rkt(1040.40010)100 ，所以R1000.400t()。答案(1)记录温度计的示数记录电压表的示数(2)1000.4002如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；为毫安表，量程为6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 ；S为开关。已知RT在95 时的阻值为150 ，在20 时的阻值约为550 。现要求在降温过程中测量在2095 之间的多个温度下RT的阻值。(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。(2)完成下列实验步骤中的填空：a依照实
5、验原理电路图连线。b调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 。c将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全。d闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录_。e将RT的温度降为T1(20 T10，b0，t为摄氏温度)的热敏电阻，把一灵敏电流计改装为温度计。除热敏电阻和灵敏电流计外，还用到如下器材：A直流电源(电动势为E，内阻不计)；B滑动变阻器；C单刀双掷开关；D标准温度计；E.导线及其他辅助材料。该同学设计电路如图所示，按如下步骤进行操作。(1)按电路图连接好器材。(2)将滑动变阻器滑片P滑到_(填“a”或“b”)端，单刀双掷开关S掷于_(填“c”或“d”)端，调节滑片P使电流计满偏
6、，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开开关。(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 ，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流计的示数I，然后断开开关。请根据温度计的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式(用题目中给定的符号表示)I_。(4)根据对应温度记录的电流计示数，重新刻制电流计的表盘，改装成温度计。根据改装原理，此温度计表盘刻度线的特点是：低温刻度在_(填“左”或“右”)侧，刻度线分布是否均匀？_(填“是”或“否”)。解析(2)根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值，结合滑动变阻器使用的注意事项可知，开始
7、时需要将滑动变阻器滑片P滑到a端，以保证电流计的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流计满偏，设此时电路总电阻为R，断开开关。(3)当温度为t时，热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rtktb，根据闭合电路的欧姆定律可得I。(4)由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度不是线性关系，所以表盘的刻度分布是不均匀的。答案(2)ac(3)(4)右否2为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度的变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为勒克斯(lx)。如图
8、乙所示，电源电动势为3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V时控制开光自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时控制开光接通照明系统，则R1_k。甲乙解析电阻R1和R0串联，当照度为1.0(lx)时，电阻R020 k，则R110 k。答案103实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围020 )、滑动变阻器R2(阻值变化范围01 000 )、电动势适当的电源、小灯泡(4 V2 W)、开关、导线若干。(1)要完整地描绘小灯泡的UI曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号。甲(2)实验中描绘出的小灯泡UI曲线如图甲所示，由图可知
9、，小灯泡灯丝电阻随温度升高而_(选填“增大”“减小”或“不变”)。(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图乙所示，图中R0是阻值为9.0 的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的UI图象，由图象可求出电源自身内阻约为_ 。序号123456U/V4.003.402.802.001.500.80I/A0.200.260.330.400.460.52乙丙(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图丙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为_W(保留两位有效数字)。解析(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变压器要采用分压接法，由于灯泡的阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图1所示。图1(2)由题图所示UI图线可知，随电压和电流的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，由此可知，灯泡灯丝电阻随温度升高而增大。(3)根据表中数据作出电源UI图线如图2所示，由图示图线可知，电源内阻rR0 9 1 。图2(4)由图2可知，小灯泡两端电压为2.2 V，电流为0.38 A，则小灯泡的电功率为PUI2.20.38 W0.84 W。答案(1)见解析图(2)增大(3)见解析图(4)0.84
