實驗：傳感器的簡單使用

實驗十二傳感器的簡單使用一、研究熱敏電阻的特性1.實驗原理閉合電路歐姆定律，用歐姆表進行測量和觀察.2.實驗器材半導體熱敏電阻、多用電表、溫度計、鐵架臺、燒杯、涼水和熱水.3.實驗步驟(1)按圖1連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；圖1(2)把多用電表置于歐姆擋，并選擇適當?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄.4.數(shù)據處理在圖2坐標系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線.圖25.實驗結論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大.6.注意事項實驗時，加熱水后要等一會兒再測熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫.二、研究光敏電阻的光敏特性1.實驗原理閉合電路歐姆定律，用歐姆表進行測量和觀察.2.實驗器材光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動變阻器、導線、電源.3.實驗步驟(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動變阻器按圖3所示電路連接好，其中多用電表置于“×100”擋；圖3(2)先測出在室內自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據；(3)打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄；(4)用手掌(或黑紙)遮光時，觀察多用電表表盤指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄.4.數(shù)據處理根據記錄數(shù)據分析光敏電阻的特性.5.實驗結論(1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強光照射下電阻值很小；(2)光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量.6.注意事項(1)實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的多少來達到實驗目的；(2)歐姆表每次換擋后都要重新進行歐姆調零.命題點一溫度傳感器的應用例1(2016·全國卷Ⅰ·23)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，系統(tǒng)報警.提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關一個，圖7(1)設計一個可以測量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路，在圖乙的虛線框中畫出實驗電路原理圖(壓敏電阻及所給壓力已給出，待測壓力大小約為0.4×102N～0.8×102N，不考慮壓力對電路其他部分的影響)，要求誤差較小，提供的器材如下：A.壓敏電阻，無壓力時阻值R0＝6000ΩB.滑動變阻器R，全電阻阻值約200ΩC.電流表A，量程2.5mA，內阻約30ΩD.電壓表V，量程3V，內阻約3kΩE.直流電源E，電動勢3V，內阻很小F.開關S，導線若干(2)正確接線后，將壓敏電阻置于待測壓力下，通過壓敏電阻的電流是1.33mA，電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則電壓表的讀數(shù)為________V.(3)此時壓敏電阻的阻值為________Ω；結合圖甲可知待測壓力的大小F＝________N.(計算結果均保留兩位有效數(shù)字)答案(1)見解析圖(2)2.00(3)1.5×10360解析(1)根據題述對實驗電路的要求，應該采用分壓式接法、電流表內接的電路，原理圖如圖所示.(2)根據電壓表讀數(shù)規(guī)則，電壓表讀數(shù)為2.00V.(3)由歐姆定律，此時壓敏電阻的阻值為RF＝eq\f(U,I)－RA≈1.5×103Ω，eq\f(R0,RF)＝4，由題圖甲可知，對應的待測壓力F＝60N.變式2某些固體材料受到外力后除了產生形變，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應”.現(xiàn)用如圖8所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材：圖8A.電源E(電動勢3V，內阻約為1Ω)B.電流表A1(0～0.6A，內阻r1＝5Ω)C.電流表A2(0～0.6A，內阻r2≈1Ω)D.開關S，定值電阻R0＝5Ω(1)為了比較準確地測量電阻Rx的阻值，請完成虛線框內電路圖的設計.(2)在電阻Rx上加一個豎直向下的力F(設豎直向下為正方向)，閉合開關S，記下電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx＝________.(用字母表示)(3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值.最后繪成的圖象如圖9所示，除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，還可以得到的結論是________________________.當F豎直向下時，可得Fx與所受壓力F的數(shù)值關系是Rx＝________.圖9答案(1)見解析圖(2)eq\f(I1r1,I2－I1)(3)壓力反向，阻值不變17－2F解析(1)利用伏安法測量電阻阻值，但所給器材缺少電壓表，可以用內阻已知的電流表A1代替，另一個電流表A2測量電流.電路圖如圖所示.(2)電阻Rx兩端電壓為Ux＝I1r1，流經的電流為Ix＝I2－I1，電阻Rx＝eq\f(I1r