物理總第十一章 交變電流傳感器 實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡(jiǎn)單使用

實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用一、研究熱敏電阻的熱敏特性一、研究熱敏電阻的熱敏特性二、研究光敏電阻的光敏特性二、研究光敏電阻的光敏特性注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1.在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值，以使在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫。電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫。2.光敏實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶光敏實(shí)驗(yàn)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。少。3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【例【例1】利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高。來測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高。(1)如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路，如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變_(填填“大大”或或“小小”)。(2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度。如果刻度盤正中的溫度為接顯示出熱敏電阻附近的溫度。如果刻度盤正中的溫度為20(如圖如圖1甲所甲所示示)，則，則25 的刻度應(yīng)在的刻度應(yīng)在20 的刻度的的刻度的_(填填“左左”或或“右右”)側(cè)。側(cè)。(3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變化，為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變化，請(qǐng)用圖乙中的器材請(qǐng)用圖乙中的器材(可增加元器件可增加元器件)設(shè)計(jì)一個(gè)電路。設(shè)計(jì)一個(gè)電路。圖圖1解析解析(1)因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻增大。故電路中電流因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻增大。故電路中電流會(huì)減小。會(huì)減小。(2)由由(1)的分析知，溫度越高，電流越大，的分析知，溫度越高，電流越大，25 的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流，故的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流，故在在20 的刻度的右側(cè)。的刻度的右側(cè)。(3)如圖所示。如圖所示。答案答案(1)小小(2)右右(3)見解析見解析【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練1】為了研究光敏電阻在室內(nèi)正常光照射和室外強(qiáng)光照射時(shí)電阻的大小為了研究光敏電阻在室內(nèi)正常光照射和室外強(qiáng)光照射時(shí)電阻的大小關(guān)系，某同學(xué)用如圖關(guān)系，某同學(xué)用如圖2甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出兩種甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出兩種UI圖線，如圖乙所示。圖線，如圖乙所示。圖圖2(1)根據(jù)根據(jù)UI圖線可知正常光照射時(shí)光敏電阻的阻值為圖線可知正常光照射時(shí)光敏電阻的阻值為_，強(qiáng)光照射時(shí)電阻為，強(qiáng)光照射時(shí)電阻為_；(2)若實(shí)驗(yàn)中所用電壓表的內(nèi)阻約為若實(shí)驗(yàn)中所用電壓表的內(nèi)阻約為5 k，毫安表的內(nèi)阻約為，毫安表的內(nèi)阻約為100，考慮到電表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，此實(shí)驗(yàn)中，考慮到電表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，此實(shí)驗(yàn)中_(選填選填“正常光照射時(shí)正常光照射時(shí)”或或“強(qiáng)光照射時(shí)強(qiáng)光照射時(shí)”)測(cè)得的電阻測(cè)得的電阻誤差較大。若測(cè)量這種光照下的電阻，則需將實(shí)物圖中毫安誤差較大。若測(cè)量這種光照下的電阻，則需將實(shí)物圖中毫安表的連接方式采用表的連接方式采用_(選填選填“內(nèi)接內(nèi)接”或或“外接外接”)法進(jìn)行實(shí)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。(2)實(shí)驗(yàn)電路采用的是毫安表內(nèi)接法，測(cè)得的結(jié)果比真實(shí)值偏實(shí)驗(yàn)電路采用的是毫安表內(nèi)接法，測(cè)得的結(jié)果比真實(shí)值偏大，當(dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)大于毫安表電阻時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差較小，所以強(qiáng)大，當(dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)大于毫安表電阻時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差較小，所以強(qiáng)光照射時(shí)誤差較大；強(qiáng)光照射時(shí)采用毫安表外接法實(shí)驗(yàn)結(jié)果光照射時(shí)誤差較大；強(qiáng)光照射時(shí)采用毫安表外接法實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。較為準(zhǔn)確。答案答案(1)3 000200(2)強(qiáng)光照射時(shí)外接強(qiáng)光照射時(shí)外接熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新【例【例2】(2016全國(guó)卷全國(guó)卷，23)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱，電阻箱(最大阻最大阻值為值為999.9)，直流電源，直流電源(輸出電壓為輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì)，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻最大阻值為值為1 000)，滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為最大阻值為2 000)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。導(dǎo)線若干。在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為約為18 V，Ic約為約為10 mA；流過報(bào)警器的；流過報(bào)警器的電流超過電流超過20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在小，在60 時(shí)阻值為時(shí)阻值為650.0。(1)在圖在圖3中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(填填“R1”或或“R2”)。(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于_(填填“a”或或“b”)端附近，不能置于另端附近，不能置于另一端的原因是一端的原因是_。圖圖3將開關(guān)向?qū)㈤_關(guān)向_(填填“c”或或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至_。(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。使用。解析解析(1)電路圖如答案圖。電路圖如答案圖。(3)熱敏電阻為熱敏電阻為650.0 時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，電阻箱的阻值也應(yīng)為時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，電阻箱的阻值也應(yīng)為650.0，實(shí)驗(yàn)調(diào)，實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)，將開關(guān)置于試時(shí)，將開關(guān)置于c端，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到報(bào)警器開始報(bào)警。為防止通過端，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到報(bào)警器開始報(bào)警。為防止通過報(bào)警器電流過大，造成報(bào)警器燒壞，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片置于報(bào)警器電流過大，造成報(bào)警器燒壞，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片置于b端。端。答案答案(1)如圖所示如圖所示(2)R2(3)650.0b接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA，報(bào)警器可能損壞報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開始報(bào)警報(bào)警器開始報(bào)警【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練2】(2017江蘇單科，江蘇單科，11)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)原理電路某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖圖如圖4甲所示，繼電器與熱敏電阻甲所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動(dòng)變阻器、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在電源串聯(lián)接在電源E兩端，當(dāng)繼電器的電流兩端，當(dāng)繼電器的電流超過超過1 5 mA 時(shí)，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約時(shí)，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約20，熱敏電阻，熱敏電阻的阻值的阻值Rt與溫度與溫度t的關(guān)系如下表所示。的關(guān)系如下表所示。(1)提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源E1(3 V，內(nèi)阻不計(jì)，內(nèi)阻不計(jì))、電源、電源E2(6 V，內(nèi)阻不計(jì)，內(nèi)阻不計(jì))、滑動(dòng)變阻器、滑動(dòng)變阻器R1(0200)、滑動(dòng)變阻器、滑動(dòng)變阻器R2(0500)、熱敏電阻、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱、繼電器、電阻箱(0999.9)、開關(guān)、開關(guān)S、導(dǎo)、導(dǎo)線若干。線若干。t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.1為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)3080 之間任一溫度的控制，電源之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用應(yīng)選用_(選填選填“E1”或或“E2”)，滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用應(yīng)選用_(選填選填“R1”或或“R2”)。(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測(cè)量各接點(diǎn)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測(cè)量各接點(diǎn)間的電壓，則應(yīng)將如圖乙所示的選擇開關(guān)旋至間的電壓，則應(yīng)將如圖乙所示的選擇開關(guān)旋至_(選填選填“A”、“B”、“C”或或“D”)。圖圖4(3)合上開關(guān)合上開關(guān)S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查。在圖甲中，若，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查。在圖甲中，若只有只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時(shí)指針時(shí)指針_(選選填填“偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)”或或“不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)”)，接入，接入a、c時(shí)指針時(shí)指針_(選填選填“偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)”或或“不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)”)。(4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時(shí)被吸合，下列時(shí)被吸合，下列操作步驟的正確順序是操作步驟的正確順序是_。(填寫各步驟前的序號(hào)填寫各步驟前的序號(hào))將熱敏電阻接入電路將熱敏電阻接入電路觀察到繼電器的銜鐵被吸合觀察到繼電器的銜鐵被吸合斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1(2)因電路中有電源，排查電路故障應(yīng)選用多用電表的直流電壓擋，故選因電路中有電源，排查電路故障應(yīng)選用多用電表的直流電壓擋，故選C。(3)只有只有b、c間斷路，表筆接入間斷路，表筆接入a、b間時(shí)，電表與電源之間形不成閉合電路，則電間時(shí)，電表與電源之間形不成閉合電路，則電表指針不偏轉(zhuǎn)，表筆接入表指針不偏轉(zhuǎn)，表筆接入a、c間時(shí)，能形成閉合電路，電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。間時(shí)，能形成閉合電路，電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(4)欲使銜鐵在欲使銜鐵在50 被吸合，由表中數(shù)據(jù)可知，此時(shí)熱敏電阻的阻值為被吸合，由表中數(shù)據(jù)可知，此時(shí)熱敏電阻的阻值為108.1，操，操作步驟應(yīng)是先斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至作步驟應(yīng)是先斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1，閉合開關(guān)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，觀察繼電器的銜鐵被吸合，然后斷開開關(guān)，將電阻箱從調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，觀察繼電器的銜鐵被吸合，然后斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除，再將熱敏電阻接入電路原位置，故步驟順序應(yīng)為電路中移除，再將熱敏電阻接入電路原位置，故步驟順序應(yīng)為答案答案(1)E2R2(2)C(3)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) (4)1.(2018平頂山模擬平頂山模擬)傳感器是一種采集信息的重要器件。如傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖圖5所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，為固定電極，B為可動(dòng)電極，組成一個(gè)電容大小可變的電容器?？蓜?dòng)電極兩為可動(dòng)電極，組成一個(gè)電容大小可變的電容器?？蓜?dòng)電極兩端固定，當(dāng)待測(cè)壓力施加在可動(dòng)電極上時(shí)，可動(dòng)電極發(fā)生形端固定，當(dāng)待測(cè)壓力施加在可動(dòng)電極上時(shí)，可動(dòng)電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容?，F(xiàn)將此電容式傳感器與零刻變，從而改變了電容器的電容。現(xiàn)將此電容式傳感器與零刻線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)，組成閉合電路，已知電線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)，組成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)待測(cè)壓力增大流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)待測(cè)壓力增大時(shí)時(shí)()A.電容器的電容將減小電容器的電容將減小B.靈敏電流表指針在正中央零刻線處?kù)`敏電流表指針在正中央零刻線處C.靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn)靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn)D.靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn)靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn)圖圖5答案答案D2.如圖如圖6所示為某一熱敏電阻所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的的IU關(guān)系曲線圖。關(guān)系曲線圖。(1)為了通過測(cè)量得到如圖為了通過測(cè)量得到如圖6所示所示IU關(guān)系的完整曲線，如圖關(guān)系的完整曲線，如圖7所示的所示的a和和b兩個(gè)電路兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖中應(yīng)選擇的是圖_，簡(jiǎn)要說明理由：，簡(jiǎn)要說明理由：_。(電源電動(dòng)勢(shì)為電源電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0100)圖圖6(2)在圖在圖c所示的電路中，電源電壓恒為所示的電路中，電源電壓恒為9 V，電流表讀數(shù)為，電流表讀數(shù)為70 mA，定值電阻，定值電阻R1250。則熱敏電阻兩端的電壓為。則熱敏電阻兩端的電壓為_V；電阻；電阻R2的阻值為的阻值為_。圖圖7解析解析由于圖中要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，所需電壓調(diào)節(jié)范圍較大，由于圖中要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，所需電壓調(diào)節(jié)范圍較大，且從零開始變化，所以應(yīng)選用分壓電路，即圖且從零開始變化，所以應(yīng)選用分壓電路，即圖a；根據(jù)歐姆定；根據(jù)歐姆定律可以先求出律可以先求出R1的電流的電流I136 mA，所以熱敏電阻和，所以熱敏電阻和R2電流為電流為I2II134 mA，由圖可讀出熱敏電阻在，由圖可讀出熱敏電阻在34 mA時(shí)的電壓為時(shí)的電壓為5.2 V，則，則R2兩端電壓為兩端電壓為3.8 V，即可求出，即可求出R2111.8。答案答案(1)a電壓可從電壓可從0 V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大(2)5.2111.8(111.6112.0均可均可)