單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡(jiǎn)單使用,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性,2,了解傳感器在技術(shù)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用,二、實(shí)驗(yàn)原理,傳感器是將它感受到的物理量,(,如力、熱、光、聲等,),轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量,(,一般是電學(xué)量,),其工作過程是通過對(duì)某一物理量敏感的元件將感受到的信號(hào)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號(hào)例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)過電子電路的處理就可達(dá)到方便檢測(cè)、自動(dòng)控制、遙控等各種目的,傳感器工作的原理可用下圖表示：,三、實(shí)驗(yàn)器材,熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等,四、研究,熱敏電阻的熱敏特性,1,實(shí)驗(yàn)步驟,(1),按右圖所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；,(2),把多用電表置于,“,歐姆擋,”,，并選擇適當(dāng)?shù)牧?程測(cè)出燒杯中沒有熱水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下 溫度計(jì)的示數(shù)；,(3),向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在 冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏 電阻的阻值；,(4),將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄,2,數(shù)據(jù)處理,(1),根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測(cè)量到的溫度、電阻值填入下表中，分析熱敏電阻的特性,.,(2),在右圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線,(3),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和,R,t,圖線，得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大,五、研究光敏電阻的光敏特性,1,實(shí),驗(yàn)步驟,(1),將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻 器如右圖所示電路連接好，其中多用電表置于,“,100,”,擋；,(2),先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；,(3),打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄；,(4),用手掌,(,或黑紙,),遮光時(shí)電阻值又是多少？并記錄,2,數(shù)據(jù)處理,把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性,.,結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大,光照強(qiáng)度,弱,中,強(qiáng),無光照射,阻值,(),六、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,3,歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零,七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn),對(duì)于熱敏電阻的特性，可用以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行：,如右圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于,“,歐姆,”,擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度 系數(shù)的熱敏電阻,R,t,的兩端相連，這時(shí)表針指 在某一刻度，觀察下述操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況：,(1),往,R,t,上擦一些酒精,(2),用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性,實(shí)驗(yàn)分析：,中指針左偏，說明,R,t,的阻值增大；酒精蒸發(fā)吸熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大,中指針右偏，,R,t,的阻值減小，而電阻,R,t,溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作，學(xué)生很快得出結(jié)論,電阻傳感器的應(yīng)用,例,1,熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約,4,5.,將熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶,(,圖中未畫出,),、電源,(3 V,、內(nèi)阻可忽略,),、直流電流表,(,內(nèi)阻約,1),、直流電壓表,(,內(nèi)阻約,5 k),、滑動(dòng)變阻器,(0,20),、開關(guān)、導(dǎo)線若干,(1),在圖,(a),中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,(2),根據(jù)電路圖，在圖,(b),所示的實(shí)物圖上連線,(3),簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟,解析,常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值,(,約,4,5),較小，應(yīng)該選用安培表外接法熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，熱敏電阻兩端的電壓由零逐漸增大，滑動(dòng)變阻器選用分壓式,(1),實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,(2),根據(jù)電路圖，連接實(shí)物圖如下圖所示,(3),完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟：,往保溫杯里加一些熱水，待溫度計(jì)穩(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)值；,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，快速測(cè)出幾組電壓表和電流表的值；,重復(fù),和,，測(cè)量不同溫度下的數(shù)據(jù)；,繪出各測(cè)量溫度下的熱敏電阻的伏安特性曲線,答案,見解析,力傳感器的應(yīng)用,例,2,(2012,年棗莊模擬,),某學(xué)生為了測(cè)量一物 體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸 出電壓正比于受壓面的壓力,(,比例系數(shù)為,k,),如圖 所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為,0,；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓,U,.,現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為,m,0,的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)，電鍵及導(dǎo)線若干，待測(cè)物體,(,可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上,),(1),設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，畫出完整的測(cè)量電路圖；,(2),簡(jiǎn)要說明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù),k,，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量,m,.,解析,本題是傳感器的應(yīng)用問題，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力，完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，力電轉(zhuǎn)換器雖然是一個(gè)全新的儀器，但它與其他所有的測(cè)量?jī)x器一樣，有它們的共性，即需要有一個(gè),“,調(diào)零,”,的過程仔細(xì)審題，題目中有很多重要的暗示，挖掘這些信息即是我們解決問題的關(guān)鍵,“,測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為,0,；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓,U,”,、,“,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力,(,比例系數(shù)為,k,),”,，所以輸出電壓,U,kmg,.,題目要求,“,力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大,”,，這就暗示我們滑動(dòng)變阻器必須使用分壓式，有了設(shè)計(jì)電路才可以進(jìn)行測(cè)量步驟,(1),設(shè)計(jì)電路如圖所示,(2),測(cè)量步驟如下：,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；,將質(zhì)量為,m,0,的砝碼放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下輸出電壓,U,0,；,將待測(cè)物體放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下輸出電壓,U,1,；,因?yàn)?U,0,km,0,g,、,U,1,kmg,，所以可求,m,m,0,U,1,/,U,0,.,答案,見解析,照度,(lx),0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,電阻,(k),75,40,28,23,20,18,例,3,為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件,(,照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為,lx),某光敏電阻,R,P,在不同照度下的阻值如下表：,(1),根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)谙聢D給定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn),(2),如圖所示，當(dāng),1,、,2,兩端所加電壓上升至,2 V,時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給,1,、,2,兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至,1.0(lx),時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖,(,不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響,),提供的器材如下：,定值電阻：,R,1,10 k,，,R,2,20 k,，,R,3,40 k(,限選其中之一并在圖中標(biāo)出,),開關(guān),S,及導(dǎo)線若干,解析,(1),光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線如圖所示,特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小,答案,見解析,。