第十二章 实验11 利用传感器制作简单的自动控制装置-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

实验 11 利用传感器制作简单的自动控制装置 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. 了解传感器的简单应用。 3. 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. 工作过程如图: 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧 杯、温度计、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电 器、滑动变阻器、开关、导线等。 四、实验过程 1.研究热敏电阻的特性 (1) 按如图所示连接好电路,将热敏电阻绝 缘处理。 (2) 将多用电表置于欧姆挡,并选择适当的 挡位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。 (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。 (5) 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。 实验次序 1 2 3 4 5 6 温度(℃ ) 电阻(Ω) 　 　 (6) 在坐标系中粗略画出热敏电阻的阻值 随温度变化的图线,如图所示。 (7) 根据实验数据和 R - t 图线,得出结论: 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的 降低而增大。 2.研究光敏电阻的特性 (1) 将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变 阻器等按如图所示电路连接好,其中多用电表置 于欧姆挡。 (2) 先测出在室内自然光的照射下光敏电 阻的阻值,并记录数据。 (3) 打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡 的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻 值的情况,并记录。 (4) 用手掌(或黑纸) 遮光,观察表盘指针显 示电阻阻值的情况,并记录。 (5) 把记录的结果填入表中,根据记录数据 分析光敏电阻的特性。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 851　　　直击双 1流　高考物理 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值 / Ω 　 　 (6) 根据实验数据得出结论:光敏电阻在被 光照射时阻值发生变化,光照增强电阻变小,光 照减弱电阻变大。 五、注意事项 (1) 在做研究热敏电阻的特性实验时,加入 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,并同时读出水温和电阻值。 (2) 研究光敏电阻的特性实验中,如果效果 不明显,可将光敏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。 (3) 欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆 调零。 例 1 (2021·广东省广州市五中期末) 某同 学想通过实验探究一个热敏电阻的特性。 (1) 为探究热敏电阻的特性,设计了如图甲 所示的电路,R0 为电阻箱,R为热敏电阻,开关 S、 S1、S2 先 断 开, 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 移 到 最 (选填“左” 或“右”) 端。 (2) 实验时,温控室的温度为 t0,闭合 S、S1, 调节滑动变阻器的滑片,使电流表有合适的示数 I0,现断开 S1,闭合 S2,保持滑动变阻器的滑片不 动,调节电阻箱的阻值为 R0 = 90 Ω 时,电流表的 示数也为 I0, 则在此室温下的热敏电阻值为 Ω。 多次改变温控室的温度,重复上 述实验过程,测得多组热敏电阻在不同温度 t 下 对应的电阻值 R,作出 R - t图像,如图乙所示,室 温 t0 为 ℃ 。 (3) 把这个热敏电阻接入图丙所示的电路 中,可以制作温控报警器。 已知电源电压为 9 V, 内阻 r = 2 Ω,R2 = 50 Ω;当图中的电流表 A 达到 或超过 0. 5 A 时,便触发报警器(图中未画出) 报 警。 若要求开始报警时环境温度为80 ℃ ,图中 R1 的阻值为 Ω。 (1) 为保护用电器的使用安全,滑动 变阻器的滑片应移到最左端,以确保闭合开关瞬 间流过电流表的电流为零。 (2) 实验中,用电阻箱代替热敏电阻,二者 阻值相等,在题图乙中找到纵轴坐标为 90 Ω 时 图线上对应的横轴坐标为 30 ℃ 。 (3) 在题图乙中读出环境温度为 80 ℃ 时热 敏电阻的阻值为30 Ω,根据闭合电路欧姆定