第3讲实验：传感器的简单使用课件

1、(对应学生用书对应学生用书P212)一、实验目的一、实验目的1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性2了解传感器的简单应用了解传感器的简单应用二、实验原理二、实验原理1传感器能够将感受到的物理量传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等力、热、光、声等)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(一般是电学量一般是电学量)2其工作过程如下图所示：其工作过程如下图所示：三、实验器材三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷热敏电阻、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、开水、热水、小灯泡、学生电源、继电器

2、、滑动变阻器、开关、导线等关、导线等四、实验过程四、实验过程1研究热敏电阻的热敏特性研究热敏电阻的热敏特性(1)实验步骤实验步骤按右图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；按右图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；把多用电表置于把多用电表置于“欧姆欧姆”挡，并选择适当的量程测挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；数；向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水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；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

3、水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电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，并记录阻的阻值，并记录(2)数据处理数据处理根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性中，分析热敏电阻的特性.次数次数待测量待测量温度温度()电阻电阻()在右图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度在右图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线变化的图线根据实验数据和根据实验数据和Rt图线，得出结论：热敏电阻的图线，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阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大2研究光

4、敏电阻的光敏特性研究光敏电阻的光敏特性(1)实验步骤实验步骤将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如右将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如右图所示电路连接好，其中多用电表置于图所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡；挡；先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并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；记录数据；接通电源，让小灯泡发光，调节滑动变阻器使小灯接通电源，让小灯泡发光，调节滑动变阻器使小灯泡的亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并泡的亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；记录；用手掌用手掌(或黑纸或黑纸)遮住光，观察光敏电阻的阻值

5、又是多遮住光，观察光敏电阻的阻值又是多少，并记录少，并记录(2)数据处理数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性阻的特性.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，光照减弱电阻变大强电阻变小，光照减弱电阻变大光照强度光照强度弱弱中中强强无光照射无光照射阻值阻值()五、注意事项五、注意事项1在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻在做热敏实验时，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，并同时读出水温值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温2光

6、敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路光敏实验中，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光的多少3欧姆表每次换挡后都要重新调零欧姆表每次换挡后都要重新调零六、实验改进六、实验改进对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如右图所对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如右图所示，将多用电表的选择开关置于示，将多用电表的选择开关置于“欧姆欧姆”挡，再将多用电表挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表的两端相连，这时表针指在某一刻度，

7、观察下述操作过程中指针的偏转情况：针指在某一刻度，观察下述操作过程中指针的偏转情况：操作一：往操作一：往RT上擦一些酒精上擦一些酒精操作二：用吹风机将热风吹向电阻操作二：用吹风机将热风吹向电阻根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性实验分析：实验分析：1操作一中指针左偏，说明操作一中指针左偏，说明RT的阻值增大；酒精蒸发的阻值增大；酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大大2操作二中指针右偏，操作二中指针右偏，RT的阻值减小，而电阻的阻值减小，而电阻RT温度温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而

8、减小升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小优点：改进后的实验简单易操作，同学们能很快得出优点：改进后的实验简单易操作，同学们能很快得出结论结论某同学将某同学将RT和两个适当的固定电阻和两个适当的固定电阻R1、R2连成图连成图(甲甲)虚虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随的阻值随RT所所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范处环境温度的变化近似为线性的，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，测量电路如图的阻值，测量电路如图(甲甲)所示，图中的电

9、压表内阻很大所示，图中的电压表内阻很大RL的测量结果如表所示的测量结果如表所示回答下列问题：回答下列问题：(1)根据图根据图(甲甲)所示的电路，在图所示的电路，在图(乙乙)所示的实物图上连所示的实物图上连线线温度温度t()30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0RL阻值阻值()54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7(2)为了验证为了验证RL与与t之间近似为线性关系，在图之间近似为线性关系，在图(丙丙)的坐的坐标纸上作标纸上作RLt关系图线关系图线(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数

10、如图图(丁丁)、(戊戊)所示电流表的读数为所示电流表的读数为_，电压表的读数，电压表的读数为为_此时等效电阻此时等效电阻RL的阻值为的阻值为_；热敏电阻所；热敏电阻所处环境的温度约为处环境的温度约为_思路启迪思路启迪看清题中所给电路的构成；仔细分析表中看清题中所给电路的构成；仔细分析表中的数据；按仪表的读数规则读数的数据；按仪表的读数规则读数尝试解答尝试解答(1)根据电路图连接实物图根据电路图连接实物图(2)根据数据描出点，作出直线根据数据描出点，作出直线答案答案 (1)见尝试解答图见尝试解答图(2)见尝试解答图见尝试解答图(3)115.0 mA5.0 V43.5 64.0 本实验主要考查伏安

11、法测电阻整体电路的连线、根据本实验主要考查伏安法测电阻整体电路的连线、根据数据画图线及基本仪器的读数，主要难点在于精确画出数据画图线及基本仪器的读数，主要难点在于精确画出RLt图线，考查了学生动手能力以及运用图线处理数据的能力图线，考查了学生动手能力以及运用图线处理数据的能力.光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强型，可以近似认为，照射光较强(如白天如白天)时电阻几乎为时电阻几乎为0；照；照射光线较弱射光线较弱(如黑天如黑天)时电阻接近于无穷大利用光敏电阻作为时电阻接近于无穷大利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关

12、，可以实现路灯自动在白天关闭，黑传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开电磁开关的内部结构如右图所示天打开电磁开关的内部结构如右图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与两接线柱分别与弹簧片和触点连接当励磁线圈中电流大于弹簧片和触点连接当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于断开；电流小于50 mA时，时，3、4接通励磁线圈中允许通过的最大电流为接通励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.(2)回答下列问题：回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为如果励

13、磁线圈的电阻为200 ，励磁线圈允许加的最，励磁线圈允许加的最大电压为大电压为_V，保护电阻，保护电阻R2的阻值范围为的阻值范围为_.在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通为之间从断开变为接通为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明内部结构图说明答：答：_.任意举出一个其他的电磁铁应用的例子任意举出一个其他的电磁铁应用的例子答：答：_.尝试解答尝试解答(1)电路原理如下图所示电路原理如下图所

14、示(2)U磁磁mImR磁磁200100103 V20 V.由题知，欲使电路起到自动控制作用，励磁线圈中电由题知，欲使电路起到自动控制作用，励磁线圈中电流流I应满足应满足50 mAI100 mA，则由闭合电路欧姆定律有：，则由闭合电路欧姆定律有：E(R2R磁磁)I即即36(R2200)I005 AI0.1 A，则，则R2的取值范围为的取值范围为160520 .把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，可保证当电把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，可保证当电磁铁吸合铁片时，磁铁吸合铁片时，3、4间接通；不吸合时，间接通；不吸合时，3、4间断开间断开如电磁起重机、电磁打点计时器、电铃等如电磁起重机、电磁打点计

15、时器、电铃等答案答案 (1)如尝试解答图所示如尝试解答图所示(2)20160520把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，之间接通；不吸合时，3、4之间断开之间断开电磁起重机电磁起重机(对应学生用书对应学生用书P214)1(2012南京模拟南京模拟)关于传感器工作的一般流程，下列关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是说法中正确的是()A非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路电学量电学量转换元转换元件件B电学量电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路转换元件转换元件非电学非电学量量

16、C非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路电学电学量量D非电学量非电学量转换电路转换电路转换元件转换元件敏感元件敏感元件电学电学量量答案答案 C2下列有关传感器的说法中错误的是下列有关传感器的说法中错误的是()A土耳其大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器土耳其大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器B“嫦娥二号嫦娥二号”卫星搭载的立体相机获取月球数据利卫星搭载的立体相机获取月球数据利用了光传感器用了光传感器C电子秤称量物体质量是利用了力传感器电子秤称量物体质量是利用了力传感器D火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器感

17、器解析解析生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警器是在烟用光传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警器是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传感器，故感器，故A、B、C对，对，D错错答案答案 D3(2011江苏高考江苏高考)美国科学家美国科学家Willard SBoyle与与George E. Smith因电荷耦合器件因电荷耦合器件(CC

18、D)的重要发明荣获的重要发明荣获2009年年度诺贝尔物理学奖度诺贝尔物理学奖CCD是将光学量转变成电学量的传感是将光学量转变成电学量的传感器下列器件可作为传感器的有器下列器件可作为传感器的有()A发光二极管发光二极管B热敏热敏电阻电阻C霍尔元件霍尔元件D干电池干电池答案答案 BC4如图电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一如图电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场成

19、一个低电压交流电场在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容间会形成一个特殊电容(耦合电容耦合电容)，四边电极发出的电流会流，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置由以上信息可知，下列说法中错误的是的位置由以上信息可知，下列说法中错误的是()A电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B当用手触摸

20、屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大容越大C当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小容越小D当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触面积的大小影当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触面积的大小影响电容的大小响电容的大小解析解析电容式触摸屏在原理上把人的手指当作一个电电容式触摸屏在原理上把人的手指当作一个电容器元件的一个极板，把导体层当作另一极板，故选项容器元件的一个极板，把导体层当作另一极板，故选项A正正确；手指和屏的接触面积大小会影响到电容大小，接触面积确；手指和屏的接触面积大小会影响到电容大小，接触面积

21、越大，即两极板的正对面积越大，电容越大，故选项越大，即两极板的正对面积越大，电容越大，故选项B、D正正确，确，C错误错误答案答案 C5.如图，一热敏电阻如图，一热敏电阻RT放在控温容器放在控温容器M内；内；为毫安为毫安表，量程表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为直流电源，电动势约为为3 V，内阻很小；，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为为电阻箱，最大阻值为999.9 ；S为开为开关已知关已知RT在在95时的阻值为时的阻值为150 ，在，在20时的阻值约为时的阻值约为550 .现要求在降温过程中测量在现要求在降温过程中测量在9520之间的多个温度之间的多个温

22、度下下RT的阻值的阻值(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图在图中画出连线，完成实验原理电路图(2)完成下列实验步骤中的填空：完成下列实验步骤中的填空：a依照实验原理电路图连线依照实验原理电路图连线b调节控温容器调节控温容器M内的温度，使得内的温度，使得RT的温度为的温度为95.c把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全d闭合开关调节电阻箱，记录电流表的示数闭合开关调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并，并记录记录_e将将RT的温度降为的温度降为T1(20T195)；调节电阻箱，；调节电阻箱，使得电流表的读数使得电流表的读数_，记录，记录_f温度为温度为T1时热敏电阻的电阻值时热敏电阻的电阻值RT1_.g逐步降低逐步降低T1的数值，直至的数值，直至20为止；在每一温度下为止；在每一温度下重复步骤重复步骤e f.解析解析(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应为与热敏电阻串联相差不大，因此电阻箱应为与热敏电阻串联(2)本实验原理本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时，外电路的总电阻相是当电路的两种状态的电流相等时，外电路的总电阻相等等.95和和RT时对应的电路的电