第十章实验十一传感器的简单使用.doc

实验十一　传感器的简单使用 一、实验目的 1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性． 2．学会传感器的简单使用． 二、实验原理 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、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、实验步骤 1．研究热敏电阻的热敏特性 (1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)． (2)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中． 2．研究光敏电阻的光敏特性 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，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，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录． 一、数据处理 1．热敏电阻的热敏特性 (1)画图象 在右图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线． (2)得结论 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．光敏电阻的光敏特性 (1)探规律 根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系． (2)得结论 光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小； 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 二、误差分析 本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数． 三、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多少． 3．欧姆表每次换挡后都要重新调零． 考点一　热敏电阻的实际应用　　 　如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻RA为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻不计；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值． (1)在图中画出连线，完成实验原理电路图． (2)完成下列实验步骤中的填空． 依照实验原理电路图连线． 调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃. 将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全． 闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________________． 将RT的温度降为T1(20 ℃T195 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录__________． 温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝__________. 逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤. [审题点睛]　题中只给一个毫安表，如何测RT的值？ [解析]　(1)根据所给器材，要测量在不同温度下RT的阻值，只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路，如图所示． (2)依照实验原理电路图连线；调节控温容器M内的温度，使得RT温度为95 ℃，此时RT阻值为150 Ω，将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全；闭合开关，调节电阻箱，记录毫安表的示数I0，并记录电阻箱的读数R0，根据欧姆定律有：I0＝；将RT的温度降为T1(20 ℃T195 ℃)；调节电阻箱，使得毫安表的读数仍为I0，记录电阻箱的读数为R1，根据欧姆定律：I0＝，则：＝，解得：RT1＝R0－R1＋150 Ω. [答案]　(1)见解析　(2)电阻箱的读数R0　仍为I0　电阻箱的读数为R1　R0－R1＋150 Ω 考点二　光敏电阻的特性和应用　 　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： 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根据表中数据，请在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) 　　 提供的器材如下： 光敏电阻RP(符号，阻值见上表) 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R1＝10