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1、第十章交流电及传感器 选修3 2 实验十一传感器的简单应用 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
2、 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 欧姆 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 再重新调零 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 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交流电压最高挡或 OFF 挡 拆开装置 将器材按
3、原样整理好 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
4、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 温度传感器 回答下列问题 1 根据图1所示的电路 在图2所示的实物图上连线 2 为了检验RL与温度t之间近似为线性关系 在坐标纸上作RL t关系图线 3 在某一温度下 电路中的电流表 电压表的示数如图3 4所示 电流表的读数为 电压表的读数为 此时等效电阻R
5、L的阻值为 热敏电阻所处环境的温度约为 115mA 5 00V 43 5 64 0 解析 1 根据电路图连接实物图 2 根据数据描出点 作出直线 光电传感器 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 解题探究 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
6、 电阻的阻值随光照度的增大而减小 传感器在实验中的应用 2 实验中描绘出的小灯泡U I曲线如图所示 由图可知 小灯泡灯丝电阻随温度升高而 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 实验电路如图甲所示 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U I图象 由图象可求出电源自身内阻约为 增大 1 0 4 若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路 如图乙所示 此时小灯泡消耗的电功率约为 W 0 82 0 80 0 84W均正确 解析 1 要描绘小灯泡的伏安特征曲线 电压与电流应从零开始变化 滑动变阻器要采用分压接法 由于小灯泡的阻值较小 电流传感器应用外接法 电路图如图所示 2 由图示U I图象可知 随电压与电流的增大 灯泡实际功率增大 灯丝温度升高 电压与电流的比值增大 灯丝电阻增大 由此可知 小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大 2年高考模拟
