實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用

考情案例導(dǎo)析實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)驗(yàn)理論指導(dǎo)知能演練提升 返回 返回(1)了解傳感器的工作原理，知道熱敏電阻、光敏電阻等 敏感元件的特性。(2)了解傳感器在技術(shù)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用。 返回(1)傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換 成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)。(2)工作過程如圖： 返回 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。 返回1研究熱敏電阻的熱敏特性(1)實(shí)驗(yàn)步驟： 按如圖實(shí)111所示連接好電路， 將熱敏電阻絕緣處理； 把多用電表置于“歐姆”擋，并選擇 圖實(shí)111 適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記 下溫度計(jì)的示數(shù)； 返回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；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：根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測(cè)量到的溫度、電阻值填入表中，分析熱敏電阻的特性。 返回次數(shù)待測(cè)量溫度()電阻() 返回在坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和Rt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。 圖實(shí)112 返回2研究光敏電阻的光敏特性(1)實(shí)驗(yàn)步驟： 將光敏電阻、多用電表、小燈泡、 滑動(dòng)變阻器按如圖實(shí)113所示電 圖實(shí)113 路連接好，其中多用電表置于“100”擋； 返回先測(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)；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；用手掌(或黑紙)遮光時(shí)的電阻值又是多少，并記錄。 返回(2)數(shù)據(jù)處理：把記錄的結(jié)果填入表中，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() 返回(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照射到光敏電 阻上的光的強(qiáng)度。(3)歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。 返回 返回典例必研例1用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖實(shí)114虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路如圖所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大。RL的測(cè)量結(jié)果如表格所示。 返回圖實(shí)114溫度t() 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0RL阻值() 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7 返回回答下列問題：(1)根據(jù)圖實(shí)114所示的電路，在圖實(shí)115所示的實(shí)物圖上連線。圖實(shí)115 返回(2)為了檢驗(yàn)RL與溫度t之間近似為線性關(guān)系，在圖實(shí)116坐標(biāo)紙上作出RLt關(guān)系圖線。圖實(shí)116 返回(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖實(shí)117甲、乙所示。電流表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為_。此時(shí)等效電阻RL的阻值為_。熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_。圖實(shí)117 返回 返回答案(1)連線如圖所示 返回(2)RLt關(guān)系曲線如圖所示(3)115 mA5.00 V43.5 64.0 返回例2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RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2電阻(k) 75 40 28 23 20 18 返回(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系(圖實(shí)118)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)。圖實(shí)118 返回(2)如圖實(shí)119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 圖實(shí)119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) 返回提供的器材如下：光敏電阻RP(符號(hào) ，阻值見上表)直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一并在圖實(shí)1111中標(biāo)出)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干。 返回解析(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖實(shí)所示。特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小。 返回(2)當(dāng)控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，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)，即此時(shí)光敏電阻阻值為20 k，兩端電壓為2 V，電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，所以應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為10 k，即選用R1，電路原理圖如圖所示。答案見解析 返回例3某賽場(chǎng)采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能。用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡(jiǎn)化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大。利用光敏電阻作為 返回傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，黑天打開。電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖實(shí)1110所示。1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接。當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50 mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50 mA時(shí)，3、4接通。勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA。 返回(1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路，畫出電路原理圖。光敏電阻R1，符號(hào)燈泡L，額定功率40 W，額定電壓36 V，符號(hào)保護(hù)電阻R2，符號(hào)電磁開頭，符號(hào)蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很小；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 返回蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很??；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。(2)回答下列問題：如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 ，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為_ V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍是_ 。在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場(chǎng)合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?。為此，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明。 返回答：_。任意舉出一個(gè)其他的電磁鐵應(yīng)用的例子。答： _。 返回解 析 (1)解析過程略。(2)UmImR100103200 V20 V；EI(R2R)其中50 mAI100 mA，故R2在160520 之間。 返回答 案 (1)電路原理如圖所示。(2)20160520把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)磁鐵吸合鐵片時(shí)，3、4之間接通；不吸合時(shí)，3、4之間斷開電磁起重機(jī) 返回點(diǎn)擊此圖片進(jìn)入“知能演練提升”