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1、實驗十一傳感器的簡單應用實驗十一傳感器的簡單應用知識要點歸納知識要點歸納實驗目的實驗目的1認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性2了解傳感器在技術上的簡單應用了解傳感器在技術上的簡單應用實驗原理實驗原理傳感器是將它感受到的非電學量傳感器是將它感受到的非電學量(如力、熱、光、聲如力、熱、光、聲等等)轉換成便于測量的量轉換成便于測量的量(一般是電學量的儀器一般是電學量的儀器)其其工作過程是通過對某一物理量敏感的元件將感受到工作過程是通過對某一物理量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉換成便于利用的信號例如，的信號按一定規(guī)律轉換成便于利用的信號例如，光電傳感器是利用
2、光敏電阻將光信號轉換成電信號，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉換成電信號，熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號轉換成電信號，轉換后的信號經過電子電路的處號轉換成電信號，轉換后的信號經過電子電路的處理就可達到方便檢測、自動控制、遙控等各種目理就可達到方便檢測、自動控制、遙控等各種目的的實驗器材實驗器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等滑動變阻器、開關、導線等過程分析導引過程分析導引(2)先
3、用多用電表測出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻先用多用電表測出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)；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；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；敏電阻的阻值，并記錄；(5)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，分析熱敏電阻的特性根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，分析熱敏電阻的特性2研究光敏電阻的光敏特性研究光敏電阻的光敏特性(2)先測出小燈泡不發(fā)
4、光時光敏電阻的阻值，并先測出小燈泡不發(fā)光時光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；記錄數(shù)據(jù)；(3)打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調節(jié)小燈泡的亮打開電源，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電度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄；阻阻值的情況，并記錄；(4)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，分析光敏電阻的特性根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，分析光敏電阻的特性3將手掌或一個厚紙板插入光源和光電計數(shù)器將手掌或一個厚紙板插入光源和光電計數(shù)器之間，觀察、分析光電計數(shù)器的工作過程之間，觀察、分析光電計數(shù)器的工作過程二、實驗數(shù)據(jù)處理二、實驗數(shù)據(jù)處理熱敏電阻熱敏電阻的環(huán)境的環(huán)境冷水冷水中中常溫常溫下下加少加
5、少量熱量熱水水繼續(xù)繼續(xù)加熱加熱水水水溫很水溫很高高實驗結實驗結論論對應電阻對應電阻(102 )根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內容：根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內容：1研究熱敏電阻的熱敏特性研究熱敏電阻的熱敏特性2研究光敏電阻的光敏特性研究光敏電阻的光敏特性光敏光敏電阻電阻的環(huán)的環(huán)境境燈泡不燈泡不發(fā)光發(fā)光燈泡燈泡剛發(fā)剛發(fā)光光亮度增亮度增加加亮度亮度增加增加亮度亮度增加增加實驗結實驗結論論對應對應電阻電阻(1 k)三、注意事項三、注意事項1在做熱敏實驗時，加開水后要等一會兒再測在做熱敏實驗時，加開水后要等一會兒再測其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并
6、同時讀出水溫時讀出水溫2光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少變射到光敏電阻上的光的多少3歐姆表每次換擋后都要重新調零歐姆表每次換擋后都要重新調零四、物理轉換思想的應用四、物理轉換思想的應用1轉換法解讀轉換法解讀(1)轉換法轉換法所謂實驗思維轉換方法，就是當某些物理量不易直所謂實驗思維轉換方法，就是當某些物理量不易直接測量，而另外一些物理量易測量，且兩者之間可接測量，而另外一些物理量易測量，且兩者之間可以用物理原理聯(lián)系起來，于是，采用以用物理原理聯(lián)系起
7、來，于是，采用“嫁接嫁接”的方的方法，通過轉移實驗手段，達到化不易為易，化不能法，通過轉移實驗手段，達到化不易為易，化不能為能，這種實驗方法稱為轉換法間接測量某些物為能，這種實驗方法稱為轉換法間接測量某些物理量，一般都用到轉換法理量，一般都用到轉換法(2)轉換法的主要方式轉換法的主要方式時間量與空間量的轉換，如伽利略在研究自時間量與空間量的轉換，如伽利略在研究自由落體運動時，利用滴漏法來測時間，將時間由落體運動時，利用滴漏法來測時間，將時間測量轉換為水的體積的測量測量轉換為水的體積的測量抽象量與直觀量的轉換，如卡文迪許抽象量與直觀量的轉換，如卡文迪許“扭秤扭秤實驗實驗”中，石英絲扭轉角度的測量
8、轉換為平面中，石英絲扭轉角度的測量轉換為平面鏡反射光在刻度尺上移動距離的測量鏡反射光在刻度尺上移動距離的測量微觀量與宏觀量的轉換微觀量與宏觀量的轉換非電學量與電學量的轉換非電學量與電學量的轉換2轉換法的應用轉換法的應用(1)勻變速直線運動的加速度是一個不易直接勻變速直線運動的加速度是一個不易直接測量的物理量，但通過轉換為測位移和時間，測量的物理量，但通過轉換為測位移和時間，根據(jù)任意兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差可根據(jù)任意兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差可測得加速度測得加速度(2)在在“傳感器的簡單應用傳感器的簡單應用”實驗中，將非電學實驗中，將非電學量轉換為電學量進行測量量轉換為電學量進行測量實
9、驗典例精析實驗典例精析溫度傳感器的應用溫度傳感器的應用 熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件現(xiàn)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整已知常溫下待測熱線，要求特性曲線盡可能完整已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約敏電阻的阻值約45 .熱敏電阻和溫度計插入帶熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內有一定量的冷水，其他備用的塞的保溫杯中，杯內有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出圖中未畫出)、電源電源(3 V、內阻可忽略、內阻可忽略)、直
10、流電流表、直流電流表(內阻約內阻約1 )、直流電壓表直流電壓表(內阻約內阻約5 k)、滑動變阻器、滑動變阻器(020 )、開關、導線若干開關、導線若干(1)在下面的虛線框中畫出實驗電路圖，要求在下面的虛線框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小測量誤差盡可能小(3)往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計示數(shù)；讀出溫度計示數(shù)；調節(jié)滑動變阻器，快速測調節(jié)滑動變阻器，快速測出幾組電流表和電壓表的值；出幾組電流表和電壓表的值；重復重復，測量不同溫度下的數(shù)據(jù)；測量不同溫度下的數(shù)據(jù)；繪出各測量溫度下繪出各測量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線熱敏電阻的伏安特性曲線【答
11、案】見解析【答案】見解析【規(guī)律總結】【規(guī)律總結】該實驗主要考查電阻的測量方該實驗主要考查電阻的測量方法，與普通電阻測量實驗的主要區(qū)別是需要通法，與普通電阻測量實驗的主要區(qū)別是需要通過改變溫度來改變待測電阻的阻值過改變溫度來改變待測電阻的阻值光電傳感器的應用光電傳感器的應用 (2009年高考山東理綜卷年高考山東理綜卷)為了節(jié)能和環(huán)保，為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)光控一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的照度可以反映光的
12、強弱，光越強照度越大，照度單位為強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)某光敏某光敏電阻電阻RP在不同照度下的阻值如下表：在不同照度下的阻值如下表：照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻電阻(k)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系如圖根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系如圖1037中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點說明阻值隨照度變化的特點圖圖1037(2)如圖如圖1038所示，當所示，當1、2兩端所加電壓上升兩端所加電壓上升至至2 V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)，請利
13、用下列器材設計一個簡單電路給列器材設計一個簡單電路給1、2兩端提供電壓，兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至要求當天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內完成電路原理圖統(tǒng)，在虛線框內完成電路原理圖(不考慮控制開關對所設計電路的影響不考慮控制開關對所設計電路的影響)圖圖1038提供的器材如下：提供的器材如下：光敏電阻光敏電阻RP(符號符號 ，阻值見上表，阻值見上表)；直流電源直流電源E(電動勢電動勢3V，內阻不計，內阻不計)；定值電阻：定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一并在圖中標出限選其中之一并在圖中標出)開關開關S及導線若干及導線若
14、干【答案】【答案】(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖曲線如圖1039所示所示特點：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性特點：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小減小圖圖1039【規(guī)律總結】【規(guī)律總結】常見的光傳感器有：光敏電阻、常見的光傳感器有：光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等光敏電光電管、光電二極管、光電三極管等光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，其原因是做光阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，其原因是做光敏電阻的材料硫化鎘是一種半導體材料，無光敏電阻的材料硫化鎘是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好，隨著光照照時，載流子極少，導電性能不好，
15、隨著光照的增強，載流子增多，導電性變好的增強，載流子增多，導電性變好力電傳感器力電傳感器 如圖如圖10311所示為某種電子秤的原理示意所示為某種電子秤的原理示意圖，圖，AB為一均勻的滑動變阻器，阻值為為一均勻的滑動變阻器，阻值為R，長度為，長度為L，兩邊分別有，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，與兩個滑動頭，與P1相連的金屬相連的金屬細桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿細桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿MN上保持水平上保持水平狀態(tài)，金屬細桿與托盤相連金屬細桿所受重力忽狀態(tài)，金屬細桿與托盤相連金屬細桿所受重力忽略不計，彈簧處于原長時略不計，彈簧處于原長時P1剛好指向剛好指向A端，若端，若P1、P2間出現(xiàn)電壓
16、時，該電壓經過放大通過信號轉換后在間出現(xiàn)電壓時，該電壓經過放大通過信號轉換后在顯示屏上顯示出質量的大小已知彈簧的勁度系數(shù)顯示屏上顯示出質量的大小已知彈簧的勁度系數(shù)為為k，托盤自身質量為，托盤自身質量為m0，電源的電動勢為，電源的電動勢為E，電源，電源的內阻忽略不計，信號放大器、信號轉換器和顯示的內阻忽略不計，信號放大器、信號轉換器和顯示器的分流作用忽略不計求：器的分流作用忽略不計求：圖圖10311(1)托盤上未放物體時在托盤的自身重力作用下托盤上未放物體時在托盤的自身重力作用下P1距距A端的距離端的距離x1；(2)在托盤上放有質量為在托盤上放有質量為m的物體時的物體時P1距距A端的距離端的距離
17、x2；(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點，其方法在托盤上未放物體時通常先校準零點，其方法是：調節(jié)是：調節(jié)P2，從而使，從而使P1、P2間的電壓為零，校準間的電壓為零，校準零點后將被稱物體放在托盤上試推導出被稱物零點后將被稱物體放在托盤上試推導出被稱物體的質量體的質量m與與P1、P2間電壓間電壓U的函數(shù)關系式的函數(shù)關系式【規(guī)律總結】【規(guī)律總結】理解力電傳感器應從原理上看理解力電傳感器應從原理上看能將受力情況轉化為電信號，解決此類問題時，能將受力情況轉化為電信號，解決此類問題時，應分析題目中的轉換過程，理清各物理量間的應分析題目中的轉換過程，理清各物理量間的關系，利用所學的電路中的歐姆定律與分壓原關系，利用所學的電路中的歐姆定律與分壓原理及力學中的相關規(guī)律進行分析理及力學中的相關規(guī)律進行分析
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