第13章 实验16 利用传感器制作简单的自动控制装置（PPT课件）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

2024版·物理（①） 第十三章 交变电流 传感器 实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置 光敏电阻 学生电源 ×100 温度计的示数 温度计的示数 热敏电阻的阻值 【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．了解传感器在技术上的简单应用。 备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、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 二、实验器材 负温度系数热敏电阻、________、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、________、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 部分器材用途： 热敏电阻 分为两类：一类是正温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而增大；一类是负温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而减小 光敏电阻 在黑暗的环境下，它的阻值很大；当受到光照并且光辐射能量足够大时，电阻值变小 继电器 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关” 三、实验步骤 1．研究热敏电阻的热敏特性 (1)按图甲所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理，多用电表的选择开关置于“________”挡。 (2)先用多用电表测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下____________。 (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____________和多用电表测量的______________。 (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，分析热敏电阻的特性。 2．研究光敏电阻的光敏特性 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡。 (2)先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值，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，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。 (4)根据记录数据，分析光敏电阻的特性。 3．将钩码放在纸带上，如图丙所示，拖动纸带向前运动，观察、分析光电计数器的工作原理。 [注意事项] ①在做热敏实验时，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。 ②光敏实验中，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射到光敏电阻上的光的多少。 ③欧姆表每次换挡后都要重新欧姆调零。 ④光电计数器是比较精密的仪器，使用过程中注意轻拿轻放。 四、数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容。 1．研究热敏电阻的热敏特性 热敏电阻的环境 冷水 中 常温 下 加少量 热水 继续加热水 水温很高 实验 结论 对应电阻/ (×102 Ω) 2．研究光敏电阻的光敏特性 光敏电阻的环境 灯泡 不发光 灯泡 刚发光 亮度增加 亮度 增加 亮度 增加 实验 结论 对应电阻/ (×102 Ω) eq \x([注意事项] 可描出电阻随温度的变化图像来分析其规律。) 备考第2步——突破核心考点，提升关键能力 层级1 基础实验过关 【典例引领】 【例1】 某热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示，某同学用该热敏电阻制作的简易火灾自动报警器电路图如图乙所示。请回答以下问题： (1)为使温度在升高到报警温度时，报警器响起，单刀双掷开关C应该接______(填“a”或“b”)。 (2)为实现温度升高到60 ℃时报警器响起的目的，该同学先把热敏电阻放入60 ℃的恒温水中，然后调节滑动变阻器的电阻，直到报警器响起。在闭合两开关S1，S2之前，该同学还应将滑动变阻器的滑片滑至最________(填“左端”或“右端”)。 (3)已知直流电源电动势E1＝18 V，内阻不计。若继电器线圈ed电阻忽略不计，流过继电器线圈的电流I0≥10 mA才会报警，欲使温度升高到60 ℃时报警器响起，则滑动变阻器接入电路的阻值应该是________ Ω。 解析：(1)由图甲可知，热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在温度升高的过程中图乙中电流增大，螺旋管的磁感应强度增大，铁片受到的作用力增大将向左移动，要使报警器响起，单刀双掷开关C应该接a； (2)在闭合开关前，应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，即应将滑动变阻器的滑片滑至最左端； (3)由图甲可知，温度升高到60 ℃时热敏电阻的阻值为580 Ω，由闭合电路欧姆定律得I0＝ eq \f(E1,R＋R滑) ，解得R滑＝ eq \f(E1,I0) －R＝ eq \f(18,10×10－3) Ω－58