第十二章 实验 12 传感器的简单使用-2023高考物理【直击双1流】一轮复习讲义

实验 12　 传感器的简单使用 一、实验目的 1. 了解传感器在实际生活中的应用. 2. 了解斯密特触发器的工作特点,能够分析光控电路和温 控电路的工作原理. 二、实验原理 1. 光控开关:如图所示,白天,光 照强度较大,光敏电阻 RG 的电阻值较 小,加在斯密特触发器 A 端的电压较 低,则输出端 Y 输出高电平,发光二极 管 LED 不导通;当天色暗到一定程度 时,RG 的阻值增大到一定值,斯密特触发器的输入端 A 的电压 上升到某个值(1. 6 V),输出端 Y 突然从高电平跳到低电平,则 发光二极管 LED导通发光(相当于路灯亮了),这样就达到了使 路灯天明熄灭、天暗自动开启的目的. R1 的阻值调高,路灯会在 天更暗时才会点亮. 2. 温度报警器: 如图所示, 常温下,调整 R1 的阻值使斯密 特触发器的输入端 A 处于低电 平,则输出端 Y 处于高电平,无 电流通过蜂鸣器, 蜂鸣器不发 声;当温度升高时,热敏电阻 RT 的阻值减小,斯密特触发器输入端 A 电势升高,当达到某一值 (高电平),其输出端 Y 由高电平跳到低电平,蜂鸣器通电,从而 发出报警声. R1 的阻值越小,则热敏电阻在感测到更高的温度 时才报警. 三、实验器材 1. 光控开关:光敏电阻、斯密特触发器、发光二极管、4 ~ 6 V 学生电源、电阻、滑动变阻器、导线若干等. 2. 温度报警器:斯密特触发器、滑动变阻器、电阻、热敏电 阻、蜂鸣器、4 ~ 6 V 学生电源、导线若干等. 四、实验步骤 1. 光控开关: (1) 先把光敏电阻、发 光二极管等电路元件按如 图所示的电路图接好. (2) 调节可变电阻,使 发光二极管不发光, 然后 减小照射到光敏电阻的光 照强度, 观察发光二极管 发光的情况. (3) 调节可变电阻 R1 ,探究使 LED 发光的规律. 2. 温度报警器: (1) 先把热敏电阻、蜂鸣器等电路元件按电路图接好(参 照光控开关的原理图) . (2) 调节可变电阻,使蜂鸣器不发声,然后用热水使热敏电 阻的温度上升,达到一定温度后蜂鸣器就会发出警报声. (3) 调节可变电阻 R1 的阻值,观察报警温度的变化. 五、注意事项 由于集成电路允许通过的电流较小,要用白炽灯泡模仿路 灯,就要使用继电器来启闭工作电路. 例 1 (2021·黑龙江省绥化市一中期中) 如图所示,图甲 为热敏电阻的 R - t图像,图乙为用此热敏电阻和继电器组成的 一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为 100 Ω. 当线圈的电 流大于或等于 20 mA 时,继电器的衔铁被吸合. 为继电器线圈 供电的电池的电动势E = 9. 0 V,内阻不计. 图中的“电源” 是恒 温箱加热器的电源. (1) 应该把恒温箱内的加热器接在 (填“A、B 端” 或“C、D 端”) . (2) 如果要使恒温箱内的温度保持在 100 ℃ ,可变电阻 R1 的阻值应调节为 Ω. (3) 若要使恒温箱内保持的温度低于 100 ℃ ,应将可变电 阻 R1 的阻值调 些. (填“大” 或“小”) (1) 由题图甲知,热敏电阻的阻值 R随温度 t的升高 而减小,由闭合电路欧姆定律可得,干路电流增大,当大于或等 于继电器的衔铁被吸合时的电流时,恒温箱内的加热器停止加 热,故恒温箱内的加热器接在 A、B 端. (2) 当温度达到100 ℃ 时,加热电路就要断开,此时继电器 的衔铁要被吸合,即控制电路的电流要达到 20 mA,此时热敏电 阻的阻值为 R = 50 Ω,继电器的电阻为 R0 = 100 Ω,根据闭合 电路欧姆定律可得 I = E R0 + R + R1 ,解得 R1 = 300 Ω. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 571第十二章　交变电流 　　　 60 (3) 由以上分析可知,若恒温箱内的温度低于 100 ℃ ,则热 敏电阻 R 的阻值会变大,所以可变电阻 R1 的阻值应减小. (1)A、B　 (2)300　 (3) 小 1. (2020·江西宜春市宜丰中学月考) 如图所示,在《传感器的 应用实验》 的光控电路中,用发光二极管 LED 模仿路灯,RG 为光敏电阻. 当光敏电阻 RG 受到光照时,斯密特触发器的输 出端 Y 出现 (填“高” 或“低”)