2024届高考物理一轮总复习第十一章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第5讲实验：利用传感器制作简单的自动控制装置教师用书

第5讲实验：利用传感器制作简单的自动控制装置

支蓝运莹运抵实验理论-理清弄明

一、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)学会利用传感器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。

实验(一)研究热敏电阻的热敏特性

1.实验步骤

(1)按如图所示连接好电路，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0

(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。

2.数据处理

(1)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。

(2)在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。

(3)根据实验数据和图线，得出结论。

3.注意事项

在做本实验时，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。

实验（二）研究光敏电阻的光敏特性

1.实验步骤

（1）将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生电源按j—1n厂

如图所示电路连接好，其中多用电表置于“xio。”挡。,J

（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I1IL_J

据。

（3）打开电源，让小灯泡发光，调节滑动变阻器使小灯泡逐渐变亮，观察表盘指针显示

光敏电阻阻值的情况，并记录。

（4）用手掌（或黑纸）遮光时，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。

2.数据处理

根据记录数据分析光敏电阻的特性。

3.注意事项

本实验中，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。

支蓝叁蓝运返常见考法•逐点练通

一、基础考法保住分

考查点（一）温度传感器

1.（2021年8省联考•湖北卷）由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于

热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50°C时，系统

开始自动报警。所用器材有：直流电源以36V,内阻不计）；电流表（量程250mA,内阻约

0.1Q）；电压表（量程50V,内阻约1MQ）；热敏电阻吊：报警器（内阻很小，流过的电流

超过10mA时就会报警，超过30mA时就会损伤）；滑动变阻器后（最大阻值4000Q）；电

阻箱金（最大阻值9999.9Q）；单刀单掷开关8；单刀双掷开关$2；导线若干。

（1）用图甲所示电路测量热敏电阻月的阻值,当温度为27c时,电压表读数为30.0V,

电流表读数为15.0mA；当温度为50℃时，调节吊，使电压表读数仍为30.0V,电流表指

针位置如图乙所示。

温度为50C时，，热敏电阻的阻值为。，从实验原理上看，该方法测得的限值比

真实值略微（填“偏大”或“偏小”）。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其

为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻

吊为（填“正”或“负”）温度系数热敏电阻。

(2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图丙所示，其中有

一个器件的导线连接有误，该器件为(填器件名称)。正确连接后，先使

用电阻箱石进行调试，其阻值设置为________。，滑动变阻器“阻侑从最大逐渐减小，直至

报警器开始报警，此时滑动变阻器照连入电路的阻值为调试完毕后，再利用单

刀双掷开关S2的选择性开关功能，把热敏电阻吊接入电路，可方便实现调试系统和工作系统

的切换。

解析：(1)由图

(b)可知，电流表的示数为50mA,则此时热敏电阻［|勺阻值为吊='=6()0。，该方法所

1\

测电流值为真实电流值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，故根据R=~r可

知此时所测电阻值偏大；在相同电压下，温度越高，通过电流越大，说明热敏电阻的阻值随

温度的升高而降低，故将为负温度系数热敏电阻。

(2)滑动变阻器发的导线连接有误，两根导线都连接在上端，无法起到改变接入电阻阻

值的作用，应一上一下连接；先使用电阻箱必进行调试，其阻值应设置为50C时吊的电阻

值，即600Q；此时要求刚好在50C时自动报警，则通过电路的电流为10mA,报警器和

电流表的电阻很小，可忽略不计，可得此时滑动变阻器的阻值为片=］一於=3000Q。

答案：(1)600偏大负(2)滑动变阻器兆6003000

考查点(二)光电传感器

2.为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻

控制，如图中所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强

照度越大，照度单位为：勒克斯(卜)。

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