高中物理实验传感器的简单使用
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闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 2．实验器材 光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源． 3．实验步骤 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图 乙所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡； (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数 据； (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变
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(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记 下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值； (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻 值，并记录． 4．数据处理 在图 1 坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图 线．
图1
-3-
5．实验结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增 大． 6．注意事项 实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与 水的温度相同，并同时读出水温． 基本实验要求Ⅱ 研究光敏电阻的光敏特性 1．实验原理
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t/℃ .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0
RL 阻 54 51 47 44 41 37 34
值 .3 .0 .5 .3 .0 .9 .7
/Ω
10 10 11 12 13
93 97
I/mA
2. 9. 6. 5. 4.
.3 .6
97722
wenku.baidu.com
5. 5. 4. 4. 4. 4. 4. U/V
07 02 97 90 83 75 66
r＋R＋R′ 阻．由题图甲可知，50°C时热敏电阻的阻值为 90Ω，所以 R′＝E－(r＋R)＝260 Ω.
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以使该电路的等效电阻 RL 的阻值随 R 所处环境温度的变化近 T
似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计， 他采用伏安法测量在不同温度下 RL 的阻值，测量电路如图 2 所示，图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量 结果如表所示.
图2 温度 30 40 50 60 70 80 90
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6．注意事项 (1)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来 达到实验目的； (2)欧姆表每次换挡后都要重新调零． 考点一ꢀ温度传感器的应用 例 1ꢀ对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 RT，在给定 温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将 RT 和两个适当的定值电阻 R1、R2 连成图 2 虚线框内所示的电路，
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阻 R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于 20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开 始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温 箱内的温度保持在 50 °C，即 50 °C时线圈内的电流为 20 mA.由闭合电路欧姆定律 I＝ E ，r 为继电器的电
R
－t L
图象可知热敏电
阻所处环境的温度约为 62.5 ℃.
答案ꢀ(1)连线如图甲所示ꢀ(2)RL－t 关系图线如图乙所示ꢀ
(3)115 mAꢀ5.00 Vꢀ43.5 Ωꢀ62.5 ℃
甲
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乙 递进题组 1．[温度传感器的应用]如图 7 所示，图甲为热敏电阻的 R－t 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的一个简单恒温 箱温控电路，继电器的电阻为 100 Ω.当线圈的电流大于或等 于 20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池 的电动势 E＝9.0 V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加
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亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录． (4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻 阻值的情况，并记录． 4．数据处理 根据记录数据分析光敏电阻的特性． 5．实验结论 (1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小． (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电 学量．
图 5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ图 6 解析ꢀ(3)因为电流表的最小刻度为 5 mA，故读数时只需要精 确到 1 mA，所以电流表的读数为 115 mA，而电压表的最小刻度
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为 0.1 V，故读数时要估读到 0.01 V，所以电压表的读数为
5.00
V．等效电阻
RL
＝U I
≈43.5Ω，结合
实验十一ꢀ传感器的简单使用 考纲解读 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性.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．
基本实验要求Ⅰ 研究热敏电阻的特性
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1．实验原理 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 2．实验器材 半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水 和热水． 3．实验步骤 (1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理； (2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没 有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；
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热器的电源．
图7 (1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B 端”或 “C、D 端”)． (2)如果要使恒温箱内的温度保持在 50 ℃，可变电阻 R′的阻
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值应调节为________Ω. 答案ꢀ(1)A、B 端ꢀ(2)260 解析ꢀ恒温箱内的加热器应接在 A、B 端．当线圈中的电流较 小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态， 恒温箱内温度升高． 随着恒温箱内温度升高，热敏电阻 R 的阻值变小，则线圈中 的电流变大，当线圈的电流大于或等于 20 mA时，继电器的衔 铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止 工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电
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回答下列问题： (1)根据图 2 所示的电路，在图 3 所示的实物图上连线．
图3 (2)为了检验 RL 与 t 之间近似为线性关系，在坐标纸(图 4)上 作出 RL－t 关系图线．
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图4 (3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图 5、6 所示，电流表的读数为________，电压表的读数为 ________．此时等效电阻 RL 的阻值为________；热敏电阻所 处环境的温度约为________．
闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 2．实验器材 光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源． 3．实验步骤 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图 乙所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡； (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数 据； (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变
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(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记 下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值； (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻 值，并记录． 4．数据处理 在图 1 坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图 线．
图1
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5．实验结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增 大． 6．注意事项 实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与 水的温度相同，并同时读出水温． 基本实验要求Ⅱ 研究光敏电阻的光敏特性 1．实验原理
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t/℃ .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0
RL 阻 54 51 47 44 41 37 34
值 .3 .0 .5 .3 .0 .9 .7
/Ω
10 10 11 12 13
93 97
I/mA
2. 9. 6. 5. 4.
.3 .6
97722
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5. 5. 4. 4. 4. 4. 4. U/V
07 02 97 90 83 75 66
r＋R＋R′ 阻．由题图甲可知，50°C时热敏电阻的阻值为 90Ω，所以 R′＝E－(r＋R)＝260 Ω.
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以使该电路的等效电阻 RL 的阻值随 R 所处环境温度的变化近 T
似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计， 他采用伏安法测量在不同温度下 RL 的阻值，测量电路如图 2 所示，图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量 结果如表所示.
图2 温度 30 40 50 60 70 80 90
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6．注意事项 (1)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来 达到实验目的； (2)欧姆表每次换挡后都要重新调零． 考点一ꢀ温度传感器的应用 例 1ꢀ对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 RT，在给定 温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将 RT 和两个适当的定值电阻 R1、R2 连成图 2 虚线框内所示的电路，
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阻 R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于 20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开 始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温 箱内的温度保持在 50 °C，即 50 °C时线圈内的电流为 20 mA.由闭合电路欧姆定律 I＝ E ，r 为继电器的电
R
－t L
图象可知热敏电
阻所处环境的温度约为 62.5 ℃.
答案ꢀ(1)连线如图甲所示ꢀ(2)RL－t 关系图线如图乙所示ꢀ
(3)115 mAꢀ5.00 Vꢀ43.5 Ωꢀ62.5 ℃
甲
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乙 递进题组 1．[温度传感器的应用]如图 7 所示，图甲为热敏电阻的 R－t 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的一个简单恒温 箱温控电路，继电器的电阻为 100 Ω.当线圈的电流大于或等 于 20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池 的电动势 E＝9.0 V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加
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亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录． (4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻 阻值的情况，并记录． 4．数据处理 根据记录数据分析光敏电阻的特性． 5．实验结论 (1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小． (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电 学量．
图 5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ图 6 解析ꢀ(3)因为电流表的最小刻度为 5 mA，故读数时只需要精 确到 1 mA，所以电流表的读数为 115 mA，而电压表的最小刻度
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为 0.1 V，故读数时要估读到 0.01 V，所以电压表的读数为
5.00
V．等效电阻
RL
＝U I
≈43.5Ω，结合
实验十一ꢀ传感器的简单使用 考纲解读 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性.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．
基本实验要求Ⅰ 研究热敏电阻的特性
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1．实验原理 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 2．实验器材 半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水 和热水． 3．实验步骤 (1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理； (2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没 有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；
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热器的电源．
图7 (1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B 端”或 “C、D 端”)． (2)如果要使恒温箱内的温度保持在 50 ℃，可变电阻 R′的阻
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值应调节为________Ω. 答案ꢀ(1)A、B 端ꢀ(2)260 解析ꢀ恒温箱内的加热器应接在 A、B 端．当线圈中的电流较 小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态， 恒温箱内温度升高． 随着恒温箱内温度升高，热敏电阻 R 的阻值变小，则线圈中 的电流变大，当线圈的电流大于或等于 20 mA时，继电器的衔 铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止 工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电
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回答下列问题： (1)根据图 2 所示的电路，在图 3 所示的实物图上连线．
图3 (2)为了检验 RL 与 t 之间近似为线性关系，在坐标纸(图 4)上 作出 RL－t 关系图线．
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图4 (3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图 5、6 所示，电流表的读数为________，电压表的读数为 ________．此时等效电阻 RL 的阻值为________；热敏电阻所 处环境的温度约为________．