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发布时间:03-14 来源:人教版万象城国际网址资源

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“人教版物理选修3-26.3实验:传感器的应用多媒体ppt课件”由人教版教师资源网精心整理,注册即可下载!

内容介绍

实验 传感器的简单应用

理教材 · 基础化

析考点 · 重点化

赢高考 · 经典化

一、实验目的

1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性.

2.了解传感器在技术上的简单应用.

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.其工作过程如图所示:

三、实验器材

热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、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.研究热敏电阻的热敏特性

(1)实验步骤

①按右图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理;

②把多用电表置于“欧姆”挡,并选择适当的量程测出烧杯中没有热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.

(2)数据处理

①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.

电阻(Ω)

温度(℃)

次数

待测量  

②在下图坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线.

③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.研究光敏电阻的光敏特性

(1)实验步骤

①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”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)遮光时电阻阻值又是多少,并记录.

(2)数据处理

把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性.

阻值(Ω)

无光照射

光照强度

结论:光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,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强弱.

3.欧姆表每次换挡后都要重新调零.

热敏电阻是传感电路中常用的电子元件,现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 Ω~5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V,内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0~20 Ω)、开关、导线若干.

热敏电阻传感器

考点一

(1)在图(a)中画出实验电路图.

(2)根据电路图,在图(b)所示的实物图上连线.

(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤.

[解析] 常温下待测热敏电阻的阻值(约4 Ω~5 Ω)较小,应该选用安培表外接法.热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,热敏电阻两端的电压由零逐渐增大,滑动变阻器选用分压式.

(1)实验电路如图甲所示.

(2)根据电路图,连接实物图如图乙所示

(3)完成接线后的主要实验步骤:①往保温杯里加一些热水,待温度计稳定时读出温度计值;②调节滑动变阻器,快速测出几组电压表和电流表的值;③重复①和②,测量不同温度下的数据;④绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线.

[答案] 见解析

1.如图所示,将多用表的选择开关置于“欧姆”挡,再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中间.若往Rt上擦一些酒精,表针将向________(填“左”或“右”)移动;若用吹风机将热风吹向电阻,表针将向________(填“左”或“右”)移动.

解析:若往Rt上擦一些酒精,由于酒精蒸发吸热,热敏电阻Rt温度降低,电阻值增大,所以电流减小,指针应向左偏;用吹风机将热风吹向电阻,电阻Rt温度升高,电阻值减小,电流增大,指针向右偏.

答案:左 右

青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能.用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制.光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0;照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大.利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭、黑天打开.电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈, 3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接.

光敏电阻传感器

考点二

当励磁线圈中电流大于50 mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50 mA时,3、4接通.励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.

(2)回答下列问题:

①如果励磁线圈的电阻为200 Ω,励磁线圈允许加的最大电压为________V,保护电阻R2的阻值范围为________Ω.

②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通.为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明.

答:________________________________________ .

③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子.

答:________________________________________.

[答案] (1)如图所示

(2)①20 160~520

②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当电磁铁吸合铁片时,3、4之间接通;不吸合时,3、4之间断开

③电磁起重机

2.为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx).某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表:

电阻(kΩ)

1.2

1.0

0.8

0.6

0.2

照度(lx)

(1)根据表中数据,请在下图给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.

(2)如图所示,当1、2两端所加电压上升至2 V时,控制开关自动启动照明系统,请利用下列器材设计一个简单电路.给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)

解析:(1)根据图表中的数据,在坐标纸上描点连线,得到如图所示的变化曲线.

阻值随照度变化的特点:光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小.

(2)因天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统,此时光敏电阻阻值为20 kΩ,两端电压为2 V,电源电动势为3 V,故应加上一个分压电阻,分压电阻阻值为10 kΩ,即选用R1.此电路的原理图如图所示:

答案:(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线见解析.

特点:光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小.

(2)电路原理图见解析.

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