傳感器的簡(jiǎn)單使用(高考物理實(shí)驗(yàn))課件

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性．2．了解傳感器在技術(shù)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用．二、實(shí)驗(yàn)原理傳感器是將它感受到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)．其工作過(guò)程是通過(guò)對(duì)某一物理量敏感的元件將感受到的信號(hào)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號(hào)．例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)過(guò)電子電路的處理就可達(dá)到方便檢測(cè)、自動(dòng)控制、遙控等各種目的傳感器工作的原理可用下圖表示：三、實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等．四、研究熱敏電阻的熱敏特性1．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按右圖所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；(2)把多用電表置于“歐姆擋”，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒(méi)有熱水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒(méi)在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄．2．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測(cè)量到的溫度、電阻值填入下表中，分析熱敏電阻的特性.(2)在右圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線．(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和R－t圖線，得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大．六、注意事項(xiàng)1．在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫．2．光敏實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過(guò)蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少．3．歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零．七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)對(duì)于熱敏電阻的特性，可用以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行：如右圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針指在某一刻度，觀察下述操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況：(1)往Rt上擦一些酒精．(2)用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性．實(shí)驗(yàn)分析：①中指針左偏，說(shuō)明Rt的阻值增大；酒精蒸發(fā)吸熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大．②中指針右偏，Rt的阻值減小，而電阻Rt溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減?。畠?yōu)點(diǎn)：改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作，學(xué)生很快得出結(jié)論．電阻傳感器的應(yīng)用[例1]

熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4Ω～5Ω.將熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干．(1)在圖(a)中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．(2)根據(jù)電路圖，在圖(b)所示的實(shí)物圖上連線．(3)簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟．力傳感器的應(yīng)用

[例2]

(2012年棗莊模擬)某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)．如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)，電鍵及導(dǎo)線若干，待測(cè)物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)．(1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，畫出完整的測(cè)量電路圖；(2)簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m.(1)設(shè)計(jì)電路如圖所示．(2)測(cè)量步驟如下：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；②將質(zhì)量為m0的砝碼放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下輸出電壓U0；③將待測(cè)物體放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下輸出電壓U1；④因?yàn)閁0＝km0g、U1＝kmg，所以可求m＝m0U1/U0.[答案]

見(jiàn)解析(2)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖．(不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下：定值電阻：R1＝1