125利用传感器制作简单的自动控制装置教师版.docx
实验十五利用传感器制作简单的自动控制装置
[选择性必修第二册]
1．阅读教材第五章第一节“神奇的传感器”这一内容，认识传感器的工作原理。
提示：传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
2．阅读教材第五章第一节“传感器的组成与应用模式”这一内容，知道传感器的应用模式。
提示：
3．阅读教材第五章第2节的内容，请你总结出光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻的特性。
提示：光敏电阻：随光照强度增强阻值变小，反之阻值增大；金属热电阻：随温度升高阻值增大，反之阻值减小；热敏电阻：随温度升高阻值减小，反之阻值增大。
4．阅读教材第五章第3节的内容，理解门窗防盗报警装置、光控开关的设计原理。
提示：详见教材第五章第3节。
5．请完成教材第五章第2节【练习与应用】T3。
提示：（1）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸，手松开后，按钮不会恢复到图示状态，这样触点接通，电热板通电加热。
（2）水沸腾后，水温不再升高，锅内温度保持100℃不变，故感温铁氧体仍与永磁体相吸，继续加热一直到饭煮熟，温度大致不变。
（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度会升高，当温度升高到“居里点”103℃时，感温铁氧体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，从而停止加热。
（4）如果用电饭锅烧水，因为水沸腾后水温保持在100℃，故不能自动断电。
6．请完成教材第五章第3节【练习与应用】T3。
提示：当工人不慎将手伸入危险区时，手遮住了光线，二极管截止，电磁继电器放开衔铁，机床停止工作。
考点一热敏电阻的特性及应用
一、热敏电阻
1．热敏电阻
热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。
2．金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
3．作用
热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数（PTC）热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数（NTC）热敏电阻器。
二、研究热敏电阻的热敏特性
1．实验步骤
（1）按如图所示连接好电路，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。
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。
（2）在坐标系中，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。
3．注意事项
在做本实验时，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。
某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：
热敏电阻Rt（常温下约8kΩ）、温度计、电流表A（量程1mA，内阻约200Ω）、电压表V（量程3V，内阻约10kΩ）、电池组E（电动势为4.5V，内阻约1Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、开关S、导线若干、烧杯和水。
（1）根据实验所提供的器材，设计实验电路，画在图甲所示的方框中。
（2）图乙是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请根据你所设计的实验电路，补充完成实物间的连线。
（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头P应置于________（填“a”或“b”）端。
（4）实验小组利用正确连接的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的Rt－t图像如图丙中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异。除了偶然误差外，关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法，下列说法中正确的是________。
A．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大
B．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小
C．温度升高到一定值后，电流表宜采用外接法
D．温度升高到一定值后，电流表宜采用内接法
（1）见解析图1；（2）见解析图2；（3）a；（4）AC
（1）本实验中要探究热敏电阻的温度特性曲线，故滑动变阻器采用分压接法，同时热敏电阻阻值较大，故应采用电流表内接法；实验电路图如图1所示。
（2）根据电路图连接实物图，如图2所示。
（3）因当滑动触头置于a端时待测电路电压或电流为零，从而保护电流表。
（4）由于电流表内接，电流表的分压使电压表