第3课时 实验传感器的简单使用

1、第第3 3课时实验课时实验: :传感器的简单使用传感器的简单使用 实验基础实验基础热点透析热点透析素能提升素能提升实验基础实验基础 固本求源固本求源 提高技能提高技能原理与操作原理与操作一、研究热敏电阻的热敏特性一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性处理与分析处理与分析(2)(2)结论结论: :半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小, ,随温度的随温度的降低而增大降低而增大. .2.2.研究光敏电阻的光敏特性研究光敏电阻的光敏特性(1)(1)根据记录数据分析光敏电阻的特性根据记录数据分析光敏电阻的特性. .(2)(2

2、)结论结论: :光敏电阻的阻值被光照射时发生变化光敏电阻的阻值被光照射时发生变化, ,光照增强电阻变光照增强电阻变小小, ,光照减弱电阻变大光照减弱电阻变大. .二、注意事项二、注意事项 1.1.在做热敏实验时在做热敏实验时, ,加开水后要等一会儿再测其阻值加开水后要等一会儿再测其阻值, , 以使电阻温度以使电阻温度与水的温度相同与水的温度相同, ,并同时读出水温并同时读出水温. .2.2.光敏实验中光敏实验中, ,如果效果不明显如果效果不明显, ,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中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并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻

3、上的光的强度. .3.3.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. .三、创新改进三、创新改进 探究热敏电阻的特性的其他方法探究热敏电阻的特性的其他方法如图所示如图所示, ,将多用电表的选择开关置于将多用电表的选择开关置于“欧姆欧姆”挡挡, ,再将电表的两支表再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻笔与负温度系数的热敏电阻RTRT的两端相连的两端相连, ,这时表针指在某一刻度这时表针指在某一刻度, ,观观察下述操作中指针的偏转情况察下述操作中指针的偏转情况: :(1)(1)往往R RT T上擦一些酒精上擦一些酒精; ;(2)(2)用吹风机将热风吹向电阻用吹风机将热风吹向电阻.

4、 .根据指针偏转方向判断热敏电阻的特性根据指针偏转方向判断热敏电阻的特性. .实验分析实验分析: :(1)(1)中指针左偏中指针左偏, ,说明说明R RT T的阻值增大的阻值增大; ;酒精蒸发吸热酒精蒸发吸热, ,热敏电阻的温度热敏电阻的温度降低降低, ,所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大. .(2)(2)中指针右偏中指针右偏, ,说明说明R RT T的阻值减小的阻值减小, ,而热敏电阻而热敏电阻R RT T的温度升高的温度升高, ,故热故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小敏电阻的阻值随温度的升高而减小. .优点优点: :改进后的实验简单易操作改进后的实验简

5、单易操作, ,学生很快得出结论学生很快得出结论. .热点透析热点透析 追踪热点追踪热点 拓宽思路拓宽思路热敏电阻的应用热敏电阻的应用热点一热点一【例【例1 1】 如图如图, ,一热敏电阻一热敏电阻R RT T放在控温容器放在控温容器M M内内;mA;mA为毫安表为毫安表, ,量程量程6 mA6 mA, ,内阻为数十欧姆内阻为数十欧姆;E;E为直流电源为直流电源, ,电动势约为电动势约为3 V,3 V,内阻很小内阻很小;R;R为电阻箱为电阻箱, ,最大阻值为最大阻值为999.9 ;S999.9 ;S为开关为开关. .已知已知RTRT在在95 95 时的阻值为时的阻值为150 ,150 ,在在20

6、 20 时的阻值约为时的阻值约为550 .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95 95 20 20 之间的多个温度下之间的多个温度下R RT T的阻值的阻值. .(1)(1)在图中画出连线在图中画出连线, ,完成实验原理电路图完成实验原理电路图. .(2)(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.a.依照实验原理电路图连线依照实验原理电路图连线. .b.b.调节控温容器调节控温容器M M内的温度内的温度, ,使得使得R RT T的温度为的温度为95 .95 .c.c.把电阻箱调到适当的初值把电阻箱调到适当的初值, ,以保证仪器安全以保证仪器安全.

7、.d.d.闭合开关闭合开关, ,调节电阻箱调节电阻箱, ,记录电流表的示数记录电流表的示数I I0 0, ,并记录并记录.e.e.将将R RT T的温度降为的温度降为T T1 1(20 T(20 T1 195 );95 );调节电阻箱调节电阻箱, ,使得电流表的读使得电流表的读数数, ,记录记录.f.f.温度为温度为T T1 1时热敏电阻的电阻值时热敏电阻的电阻值R RT1T1= =.g.g.逐步降低逐步降低T T1 1的数值的数值, ,直至直至20 20 为止为止; ;在每一温度下重复步骤在每一温度下重复步骤e e、f.f.思路点拨思路点拨: :实验只有一个可以用来测量或观察的电流表实验只有

8、一个可以用来测量或观察的电流表, ,可以用可以用“替代替代法法”, ,用电流表观察用电流表观察. .将将R RT T、R R和电流表串联形成测量电路和电流表串联形成测量电路, ,因为因为95 95 和和20 20 时的阻值是已知的时的阻值是已知的, ,如果实验初始温度是如果实验初始温度是95 95 或或20 ,20 ,那么那么在任意温度下在任意温度下, ,通过调节通过调节R R均可使该温度下的电流和初始电路的电流相均可使该温度下的电流和初始电路的电流相同同, ,说明两个状态下电路总电阻相同说明两个状态下电路总电阻相同, ,那么可以根据初始电路的总电阻那么可以根据初始电路的总电阻和该状态下和该状

9、态下R R的阻值求出的阻值求出R RT T的阻值的阻值. .解析解析: : (1) (1)根据所给器材根据所给器材, ,要测量在不同温度下要测量在不同温度下R RT T的阻值的阻值, ,只能将电阻只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路, ,如图所示如图所示. .答案答案: : (1) (1)见解析见解析(2)d.(2)d.电阻箱的读数电阻箱的读数R R0 0e.e.仍为仍为I I0 0电阻箱的读数电阻箱的读数R R1 1f.Rf.R0 0-R-R1 1+150 +150 方法技巧方法技巧在高考中关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连

10、在高考中关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接接, ,实验数据的图像处理实验数据的图像处理, ,解决该类问题注意以下几点解决该类问题注意以下几点: :(1)(1)依据题目要求或根据热敏电阻的估计阻值设计电路依据题目要求或根据热敏电阻的估计阻值设计电路, ,如分如分压、限流接法压、限流接法, ,电流表的内、外接电流表的内、外接. .(2)(2)实物连线时实物连线时, ,一般先将串联的主体电路连接好一般先将串联的主体电路连接好, ,然后连接并然后连接并联的器材联的器材. .光敏电阻传感器的应用光敏电阻传感器的应用热点二热点二【例【例2 2】 为了节能和环保为了节能和环保, ,一些公共场所使

11、用光控开关控制照明系统一些公共场所使用光控开关控制照明系统. .光控开关可采用光敏电阻来控制光控开关可采用光敏电阻来控制, ,光敏电阻是阻值随着光的照度而发光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件生变化的元件( (照度可以反映光的强弱照度可以反映光的强弱, ,光越强照度越大光越强照度越大, ,照度单位为照度单位为lx).lx).某光敏电阻某光敏电阻R RP P在不同照度下的阻值如表在不同照度下的阻值如表: :照度照度(lx)(lx)0.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2光敏电光敏电阻阻(k(k) )757540402828232320201818(1)(1)

12、根据表中数据根据表中数据, ,请在图请在图( (甲甲) )的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线变化的曲线, ,并说明阻值随照度变化的特点并说明阻值随照度变化的特点. .( (甲甲) ) (2)(2)如图如图( (乙乙) )所示所示, ,当当1 1、2 2两端所加电压上升至两端所加电压上升至2 V2 V时时, ,控制开关自动启控制开关自动启动照明系统动照明系统. .请利用下列器材设计一个简单电路请利用下列器材设计一个简单电路, ,给给1 1、2 2两端提供电压两端提供电压, ,要求当天色渐暗照度降低至要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx1.0 lx时启动

13、照明系统时启动照明系统, ,在虚线框内完成在虚线框内完成电路原理图电路原理图.(.(不考虑控制开关对所设计电路的影响不考虑控制开关对所设计电路的影响) )思路点拨思路点拨: : (1) (1)当照度降低到当照度降低到1.0 lx1.0 lx时时, ,光敏电阻的阻值为光敏电阻的阻值为20 k20 k. .(2)(2)依据串联电路的分压原理依据串联电路的分压原理, ,串联一个合适的分压电阻使光敏电阻串联一个合适的分压电阻使光敏电阻两端的电压达到两端的电压达到2 V.2 V.解析解析: : (1) (1)描绘图像应注意描绘图像应注意: :各点均匀分布在图线两侧各点均匀分布在图线两侧, ,且图线应用平

14、且图线应用平滑曲线滑曲线, ,而不能画成各点的连线而不能画成各点的连线, ,光敏电阻的阻值随光照度变化的曲光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图线如图(a)(a)所示所示, ,光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小. .(a) (a) 答案答案: :见解析见解析方法总结方法总结 由实验数据作图像的方法由实验数据作图像的方法依据实验数据画图像时依据实验数据画图像时, ,将各组数据描点将各组数据描点, ,先大致根据这些点的位先大致根据这些点的位置确定图线形状置确定图线形状, ,然后过这些点作出图线然后过这些点作出图线, ,若为直线若为直线, ,应使尽可能多应使尽

15、可能多的点在所画的直线上的点在所画的直线上, ,不在直线上的点均匀分布在两侧不在直线上的点均匀分布在两侧, ,若为曲线若为曲线, ,则用平滑的曲线连接尽可能多的点则用平滑的曲线连接尽可能多的点, ,不要画成折线不要画成折线, ,实验中的图像实验中的图像一般为直线或平滑的曲线一般为直线或平滑的曲线. .力电传感器的实际应用力电传感器的实际应用热点三热点三(1)(1)托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下P P1 1距距A A端的距离端的距离x x1 1; ;(2)(2)在托盘上放有质量为在托盘上放有质量为m m的物体时的物体时P P1 1距距A A端的距离端

16、的距离x x2 2; ;(3)(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点在托盘上未放物体时通常先校准零点, ,其方法是调节其方法是调节P P2 2, ,从而使从而使P P1 1、P P2 2间的电压为零间的电压为零, ,校准零点后将被称物体放在托盘上校准零点后将被称物体放在托盘上. .试推导出被称物试推导出被称物体的质量体的质量m m与与P P1 1、P P2 2间电压间电压U U的函数关系式的函数关系式. .思路点拨思路点拨: : (1)(1)当托盘上不放物体时应使当托盘上不放物体时应使P P1 1、P P2 2间无电压间无电压,P,P1 1、P P2 2处在滑处在滑动变阻器同一位置动变阻器同一

17、位置. .(2)(2)当托盘上放物体时当托盘上放物体时, ,则使则使P P1 1下移下移, ,使使P P1 1、P P2 2间出现电压间出现电压, ,该电压与物该电压与物体质量有关体质量有关. .素能提升素能提升 模拟实验模拟实验 操作演练操作演练C C 2. (20142. (2014长沙联考长沙联考) )压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小. .如图如图所示所示, ,将压敏电阻平放在电梯内将压敏电阻平放在电梯内, ,受力面向上受力面向上, ,在其上面放一质量为在其上面放一质量为m m的的物体物体, ,电梯静止时电压表的示数为电梯静止时电压表的示数为U

18、 U0 0. .下列电压表示数随时间变化图像下列电压表示数随时间变化图像中中, ,能表示电梯竖直向上做匀加速直线运动的是能表示电梯竖直向上做匀加速直线运动的是( ( ) )A A解析解析: :电梯竖直向上做匀加速直线运动电梯竖直向上做匀加速直线运动, ,处于超重状态处于超重状态, ,压力大于物体的压力大于物体的重力重力. .由于压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小由于压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小, ,电压表的示数将电压表的示数将小于小于U U0 0, ,故选项故选项A A正确正确. .3.(20143.(2014双鸭山测试双鸭山测试) )如图如图(a)(a)为某磁敏电阻在室温下的电

19、阻为某磁敏电阻在室温下的电阻磁感磁感应强度特性曲线应强度特性曲线, ,其中其中R RB B表示有磁场时磁敏电阻的阻值表示有磁场时磁敏电阻的阻值,R,R0 0表示无磁表示无磁场时磁敏电阻的阻值场时磁敏电阻的阻值. .不考虑磁场对电路其他部分的影响不考虑磁场对电路其他部分的影响. .(1)(1)根据图根据图(a)(a)可得可得, ,在在0 00.4 T0.4 T范围内范围内, ,磁敏电阻的阻值随磁感应强度磁敏电阻的阻值随磁感应强度, ,在在0.60.61.2 T1.2 T范围内范围内, ,磁敏电阻的阻值随磁感应强度磁敏电阻的阻值随磁感应强度( (两空均选填两空均选填“均匀变化均匀变化”或或“非均匀

20、变化非均匀变化”););(2)(2)为测量某磁场的磁感应强度为测量某磁场的磁感应强度B,B,将该磁敏电阻置入待测磁场中将该磁敏电阻置入待测磁场中. .请在图请在图(b)(b)中添加连线中添加连线, ,将电源、磁敏电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及若将电源、磁敏电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及若干导线连接成电路干导线连接成电路, ,闭合开关后闭合开关后, ,电路能测得如表所示的数据电路能测得如表所示的数据: :1 12 23 34 45 56 6U(V)U(V)0.000.000.450.450.910.911.501.501.791.792.712.71I(mAI(mA) )0.

21、000.000.300.300.600.601.001.001.201.201.801.80(3)(3)已知磁敏电阻无磁场时阻值已知磁敏电阻无磁场时阻值R R0 0=200 ,=200 ,滑动变阻器的总电阻约滑动变阻器的总电阻约10 .10 .根根据表中数据可求出磁敏电阻的测量值据表中数据可求出磁敏电阻的测量值R RB B= =,结合图结合图(a)(a)可知待测磁场可知待测磁场的磁感应强度的磁感应强度B=B=T. T. 解析解析: : (1) (1)由图由图(a)(a)所示图像可知所示图像可知, ,在在0 00.4 T0.4 T范围内范围内, ,磁敏电阻的磁敏电阻的阻值随磁感应强度非均匀变化阻

22、值随磁感应强度非均匀变化, ,在在0.60.61.2 T1.2 T范围内范围内, ,磁敏电阻的磁敏电阻的阻值随磁感应强度均匀变化阻值随磁感应强度均匀变化. .(2)(2)采用伏安法测量电阻采用伏安法测量电阻, ,由于待测电阻较大由于待测电阻较大, ,采用电流表内接法采用电流表内接法, ,滑动变阻器采用分压式接法滑动变阻器采用分压式接法, ,如图所示如图所示; ;答案答案: : (1) (1)非均匀变化均匀变化非均匀变化均匀变化(2)(2)见解析见解析(3)1500(3)15000.950.95温度温度t()t()30.030.040.040.050.050.060.060.070.070.080.080.090.090