第3节实验：利用传感器设计并制作简单的自动控制装置实验基础掌握牢、实验目的1•认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。2•了解传感器的使用方法，利用传感器设计并制作简单的自动控制装置。二、实验原理1•传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）。2•工作过程三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。部分器材用途：热敏电阻分为两类：一类是正温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而增大；一类是负温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而减小光敏电阻在黑暗的环境下，它的阻值很大；当受到光照并且光辐射能量足够大时，电阻值变小继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”四、注意事项1•在做热敏电阻实验时，加开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。2•光敏电阻实验中，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照射到光敏电阻上的光的强度。五、实验过程（一）研究光敏电阻的光敏特性实验步骤nr6VL甲（1）将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生电源按如图甲所示电路连接好，其中多用电表置于“X100”挡。⑵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。打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。用手掌(或黑纸)遮光时光敏电阻阻值又是多少，并记录。数据处理把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。(二)研究热敏电阻的热敏特性实验步骤按如图乙所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。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。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。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。数据处理根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。⑵在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。⑶根据实验数据和R-t图线，得出结论：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。［基础考法］考法(一)对热敏电阻的研究和应用1•如图所示，一热敏电阻Rt放在控温容器M内；为毫安表，量程为6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9QS为开关。已知Rt在95C时的阻值为150Q,在20C时的阻值约为550Q。现
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在降温过程中测量在20〜95C之间的多个温度下Rt的阻值。在图中画出连线，完成实验原理电路图。完成下列实验步骤中的填空：a.依照实验原理电路图连线。b.调节控温容器M内的温度，使得Rt的温度为95C。将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全。闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数Io,并记录。将Rt的温度降为Ti(20C
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：要实现电路控制，电流要超过15mA，可确定电源的大小；进彳亍电路故障排查时，要用多用电表的电压挡。［解析］（1）若实现对30C温度的控制，继电器和Rt的电压U1=0.015X（20+199.5)V沁3.29V，因此符合要求的电源应选E2。若实现对80C温度的控制，对全电路有：U=l(R继+Rt+R),即卩6V=0.015AX(20鋅49.12R),解得R=330.9Q因此滑动变阻器应选R2。用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压挡)。a、b间电压为0,指针不偏转。接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转。连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻即可，正确的顺序为⑤④②③①。［答案］(1)E2R2⑵C(3)不偏转偏转⑤④②③①［创新领悟］——电涔-44J实验电賦筲‘—开汽d滑动变Hl器原理1的创新1利用热敏电阻来控制电路，使之成为温度报警系统，在设置报警温度时，借助于电阻箱进行电阻设置，使之达到报警的温度。2•可以设计成可调温度的报警器。实验器材A.的创新1•把传感器与闭合电路问题结合。2•用替代法测量不冋温度下金属的电阻，比伏安法更准确3•描绘R-t的特性曲线，并由曲线推导R-t的关系式。3.描绘F-t的特性曲线，并由曲线推导F-1的关系式。［创新考法］1.(2016全国卷I)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60C时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Q),直流电源(输出电压为U，内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000⑴滑动变阻器R2(最大阻值为2000⑴单刀双掷开关一个，导线若干。60C时阻值为650.0Q在室温下对系统进行调节。已知U约为18V,lc约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线。⑵电路中应选用滑动变阻器（选填Ri”或R2”）（3）按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为Q;滑动变阻器的滑片应置于（选填a”或b”端附近，不能置于另一端的原因是O②将开关向（选填c”或d”端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。解析：（1）电路图连接如图。/一I*一、|撇舎器（电鱗、一H、开黃占门—I热矗电H1⑵报警器开始报警时，对整个回路有U=Ic（R滑+R热），代入数据可得R滑=1150.0,因此滑动变阻器应选择R2。⑶①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0Q。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I=骑A〜27.7mA，超过报警650.0器最大电流20mA，报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。答案：⑴连线见解析图（2）R2⑶①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警2•材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻一压力特性曲线，其中Rf、Ro分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值Rf。请按要求完成下列实验。⑴设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4X102〜0.8X102n，不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提供的器材如下:A.压敏电阻，无压力时阻值Ro=6000QB.滑动变阻器R,全电阻阻值约200QC.电流表A，量程2.5mA，内阻约30QD.电压表V，量程3V，内阻约3kQ直流电源E,电动势3V，内阻很小开关S,导线若干1.33mA，电压正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是表的示数如图丙所示，则电压表的读数为V。2.00V。Rf=*-Ra~1.5X103Q,应该采用分压式接法、⑶此时压敏电阻的阻值为皐结合图甲可知待测压力的大小(计算结果均保留两位有效数字)解析：(1)根据题述对实验电路的要求，表内接的电路，原理图如图所示。根据电压表读数规则，电压表读数为由欧姆定律，此时压敏电阻的阻值为聲=4,由题图甲可知，对应的待测压力F=60N。答案：⑴见解析图(2)2.00(3)1.5X10360如有侵权请联系网站删除最新文件仅供参考已改成word文本。方便更改
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