1、实验十二 传感器的简单使用 1实验原理 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察 2实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、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 3实验步骤(1)研究热敏电阻的热敏特性 将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中实验要求(2)研究光敏电阻的光敏特性 将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如上面实验原理图乙所示)，其中多用电表置于“100”挡 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 打开电源，让小灯泡发光
2、，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录 用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录方法规律1数据处理(1)热敏电阻的热敏特性 画图象：在下图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线得结论：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)光敏电阻的光敏特性探规律：根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系得结论：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小 2注意事项(1)在做热敏实验时，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(2)光敏实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路
3、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 1用电压传感器、电流传感器代替电压表、电流表进行实验，既可以快速、准确地得到实验数据，还能使图象快速、直观地呈现在电脑屏幕上 2要学会把传统实验电路图中的两个电表等效替换为相应的传感器 3常见传感器(1)压敏电阻：受外界压力的变化，当压力变大时，其电阻明显变小；反之，压力变小时，电阻变大考点 传感器在实验中的应用(2)热敏电阻是将其感受的温度信号转换成电信号，其电阻值随温度的变化而变化，温度升高，其电阻变小；反之，降低便变大(3)光敏电阻：阻值与光的照射强度有关，当光的照射强度增大时，光敏电阻的阻值
4、迅速减小；反之，照射强度减小，光敏电阻的阻值增大(4)磁敏电阻：当磁场的磁感应强度有微小的变化时，则电阻的阻值有较大的变化；磁场的磁感应强度增大，则电阻的阻值增大，反之则减小 例题 传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成压力传感器表面能承受的最大压强为1107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接
5、通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，g取10 m/s2.请回答：(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘_A处(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的体重是_kg.压力F/N02505007501 0001 2501 500 电阻R/300270240210180 150 120 思路剖析：(1)根据表格可以得到空载时即F0时的压力传感器的阻值，然后根据欧姆定律得到闭合回路的电流；(2)根据闭合电路欧姆定律可以得到电流为20 mA时整个电路的电阻，从而得到压力传感器的电阻，再根据表格得到人的质量【答案】(1)1.6102(2)50解：(
6、1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻 R300 ，此时 A 中电流IUR4.8300 A1.6102 A(2)当电流 I20 mA20103 A 时，压力传感器的电阻 RUI4.820103 240 ，对应表格中，F500 N，则这个人的质量为 50 kg.甲 乙 练习(2017年武汉校级期中)传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器，制作的简单自动报警器线路图(1)为了使温
7、度过高时报警器铃响，c应接在_(填“a”或“b”)(2)若使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器滑片P向_移动(填“左”或“右”)(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是_ _.【答案】(1)a(2)右(3)题图乙中左边电源端电压太小，或者弹簧的劲度系数太大【解析】(1)根据图甲中曲线的趋势可以得出，电阻随温度的升高而减小，因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，为了使温度过高时发送报警信息，则热敏电阻阻值最小，开关c应该接在a处(2)若使报警的最低温度降低些，电路
8、中电阻要减小，则滑动变阻R应将P点向右移动(3)在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触，这可能由多种原因造成，如：左边电源电压太低，电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等 热点题组 传感器在实验中的应用(2016年浙江联考)如图甲表示某电阻R随摄氏温度t变化的关系，图中R0表示0 时的电阻，k表示图线的斜率若用该电阻与电池(E，r)、电流表Rg、变阻器R串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到了一个简单的“电阻测温计”模拟精选 组合专练甲 乙(1)现要把电
9、流表的刻度值改为相应的温度刻度值，则高温刻度应在表盘的_(填“左”或“右”)侧；(2)在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系请用E，R0，k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式：t_；(3)由(2)知，计算温度和电流的对应关系，需要测量电流表的内阻(量程3 mA，内阻约为200 ，设符号为“A1”)已知实验室还有下列器材：A电源E(电动势12 V，内阻r较小)B电流表A2(量程0.6 A，内阻约为0.3 )C滑动变阻器R1(020 )D滑动变阻器R2(020 k)E电阻箱R3(099.99 )F电阻箱R4(0999.9 )G电压表 V1(量程3.0 V，内阻约为3
10、 k)H电压表 V2(量程15.0 V，内阻约为5 k)还有开关(单掷、双掷等)，导线若干 请设计一个合适的电路，用于测量电流表内阻Rg(电路中用你选择的器材符号表示)【答案】(1)左(2)EkI1k(rRRgR0)(3)见解析【解析】(1)温度升高，R 的阻值越大，电流表的读数越小，所以把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值时，高温刻度应在表盘的左侧(2)根据闭合电路欧姆定律得 IErRRgR0kt，所以 tEkI1k(rRRgR0)(3)测电流表 A1的内阻，可用伏安法，也可用半偏法若用伏安法，电路图如图甲所示，其原理为 U1I1(RA1R4)，则 RA1U1I1R4.甲 乙若用半偏法，电路图如图乙所示，其原理为当电流表 A1的示数由满偏变为半偏时，RA1R4.