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1、實驗十一 傳感器的簡單使用,【實驗目的】 1認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件 2了解傳感器在技術上的簡單應用 【實驗原理】 (1)傳感器是將它感受到的信號(如力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量),(2)其工作過程如圖實1所示: 圖實1 【實驗器材】 熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等,【實驗過程】 一、研究熱敏電阻的熱敏特性 1實驗步驟 (1)按圖實2所示連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理 圖實2,(2)把多用電表置于“歐姆擋”,并選擇適當?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值,并記下溫度計的示
2、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,記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值 (4)將熱水分幾次注入燒杯中,測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),把測量到的溫度、電阻值填入下表中,分析熱敏電阻的特性.,(2)在圖實3所示坐標系中,粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線 圖實3 (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和Rt圖線,得出結論: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,二、研究光敏電阻的光敏特性 圖實4 1實驗步驟 (1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按圖實4所示電路連接好,其中多用電表置于歐姆“100”擋,(2)先測出在
3、室內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,調節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況,并記錄 (4)用手掌(或黑紙)遮光時電阻值又是多少?并記錄 2數(shù)據(jù)處理 把記錄的結果填入下表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性.,結論:光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化,光照增強電阻變小,光照減弱電阻變大 【注意事項】 1在做熱敏實驗時,加開水后要等一會再測其阻值,以使電阻溫度與水溫相同,并同時讀出水溫,2在光敏實驗中,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零,利用負
4、溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器,一般體積很小,可以用來測量很小范圍內的溫度變化,反應快,而且精確度高 (1)如果將負溫度系數(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________(填“大”或“小”),考點一熱敏電阻的實際應用,(2)上述電路中,我們將電流表中的電流刻度換成相應的溫度刻度,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20 (如圖實5甲),則25 的刻度應在20 的刻度的________(填“左”或“右”)側 圖實5,(3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內檢測大棚內溫度變化,請用圖乙中的器材(可增加元
5、器件)設計一個電路 解析(1)因為負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時,電阻增大故電路中電流會減小 (2)由(1)的分析知,溫度越高,電流越大,25 的刻度應對應較大電流,故在20 的刻度的右側,(3)如圖所示 答案(1)小(2)右(3)見解析,為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)光控開關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弱,光越強照度越大,照度單位為lx)某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表:,考點二光敏電阻傳感器的應用,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),請在給定的坐標系(圖實6)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 圖實
6、6,圖實7 (2)如圖實7所示,當1、2兩端所加電壓上升至2 V時,控制開關自動啟動照明系統(tǒng),請利用下列器材設計一個簡單電路,給1、2兩端提供電壓,要求當天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系統(tǒng),在虛線框內完成電路原理圖,(不考慮控制開關對所設計電路的影響)提供的器材如下: 光敏電阻RP(符號 ,阻值見上表); 直流電源E(電動勢3 V,內阻不計); 定值電阻:R110 k,R220 k,R340 k(限選其中之一并在圖中標出) 開關S及導線若干,解析(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖所示 光敏電阻的阻值隨光照度變化特點: 光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小,答案見解
7、析,圖實8所示裝置可以用來測量硬彈簧(即勁度系數(shù)較大的彈簧)的勁度系數(shù)k.電源的電動勢為E,內阻可忽略不計;滑動變阻器全長為L,重力加速度為g. 為理想電壓表,當木板上沒有放重物時,滑動變阻器的觸頭位于圖中a點,此時電壓表示數(shù)為零在木板上放置質量為m的重物,滑動變阻器的觸頭隨木板一起下移,由電壓表的示數(shù)U及其他給定條件,可計算出彈簧的勁度系數(shù)k.,考點三力電傳感器的實際應用,圖實8 (1)寫出m、U與k之間所滿足的關系式 (2)已知E1.50 V,L12.0 cm,g9.80 m/s2.測量結果如下表:,在圖實9中給出的坐標紙上利用表中數(shù)據(jù)描出mU直線 圖實9 mU直線的斜率為________kg/V; 彈簧的勁度系數(shù)k________N/m(結果均保留三位有效數(shù)字),