第十一章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)十六利用傳感器制作簡單的自動控制裝置

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.

了解傳感器的工作過程，探究熱敏電阻和光敏電阻等敏感元

件的特性.2.

學(xué)會傳感器的簡單使用并會制作簡單的自動控制裝置.二、實(shí)驗(yàn)原理1.

傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚?、熱、光、聲等）轉(zhuǎn)換成

便于測量的量（一般是電學(xué)量）.2.

其工作過程如下圖所示.三、實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、

小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等.四、實(shí)驗(yàn)過程1.

研究熱敏電阻的熱敏特性（1）將熱敏電阻放入燒杯中的水中，測量水溫和熱敏電阻的阻

值（如圖甲所示）.（2）準(zhǔn)備好記錄電阻與溫度關(guān)系的表格.（如下表）次序待測量123456溫度/℃電阻/Ω

（3）改變水的溫度，多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值，記

錄在表格中，把記錄的數(shù)據(jù)畫在R－t圖中，得圖像如圖乙所示.2.

研究光敏電阻的光敏特性（1）將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖所示

電路連接好，其中多用電表置于“×100”擋.（2）先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄

數(shù)據(jù).（3）打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變

亮，觀察表盤指針顯示電阻阻值的變化情況，并記錄.（4）用手掌（或黑紙）遮光時電阻值又是多少，并記錄.把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性.光照強(qiáng)度弱中強(qiáng)無光照射阻值/Ω結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光照增強(qiáng)時電

阻變小，光照減弱時電阻變大.五、誤差分析1.

溫度計讀數(shù)帶來誤差.2.

多用電表讀數(shù)帶來誤差.3.

作R－t圖像時的不規(guī)范易造成誤差.六、注意事項(xiàng)1.

在做熱敏實(shí)驗(yàn)時，加開水后要等一會兒再測其阻值，以使電

阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫.2.

光敏實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將光敏電阻部分電路放入

帶蓋的紙盒中，并通過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歐姆調(diào)零.

考向1

溫度傳感器的應(yīng)用[典例1]現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻

的溫度達(dá)到或超過60

℃時，系統(tǒng)報警.提供的器材有：熱敏電阻，報

警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警），電阻箱（最大阻

值為999.9

Ω），直流電源（輸出電壓為U，內(nèi)阻不計），滑動變阻器

R1（最大阻值為1

000

Ω），滑動變阻器R2（最大阻值為2

000

Ω），

單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干.在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié).已知U約為18

V，Ic約為10

mA；流過報警

器的電流超過20

mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度

升高而減小，在60

℃時阻值為650.0

Ω.（1）完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.答案：連線如圖所示

解析：（1）根據(jù)題述，應(yīng)該采用滑動變阻器的限流接法，連接的電

路如答案圖所示.（2）電路中應(yīng)選用滑動變阻器

（填“R1”或“R2”）.

R2

①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一

阻值為

Ω；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于

（填“a”或

“b”）端附近，不能置于另一端的原因是

?

?.②將開關(guān)向

（填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器

的滑片，直至

?.650.0

b

接通電源后，流過報警

器的電流會超過20

mA，報警器可能損壞c

報警器開始報警（3）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：解析：（3）①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)

驗(yàn)要求，這一阻值為熱敏電阻在60

℃時的阻值，即650.0

Ω；滑動變

阻器的滑片應(yīng)置于接入電路的阻值最大處，即b端附近，不能置于另

一端的原因是：若置于a端，則導(dǎo)致閉合開關(guān)后，報警器中電流大于

20

mA，報警器可能損壞.②將開關(guān)向c端閉合，緩慢移動滑動變阻器

的滑片，直至報警器開始報警.（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警

系統(tǒng)即可正常使用.[解題指導(dǎo)]

從提供的單刀雙擲開關(guān)可以看出，當(dāng)開關(guān)與c接通時，

應(yīng)形成一個完整的電路，以便對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié).當(dāng)調(diào)節(jié)完成后，只要

將開關(guān)與d接通，就可以用于報警.由報警電流推算回路中的總電阻值，便可大致確定滑動變阻器的最小

阻值，從而確定選用哪一個變阻器.考向2

光電傳感器的應(yīng)用[典例2]某光敏電阻在不同照度下的阻值如下表：照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ754028232018（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的

曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn).答案：見解析解析：（1）光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖甲所示.特點(diǎn)：

光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小.甲（2）如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2

V時，控制開關(guān)自動啟

動照明系統(tǒng).請利用下列器材設(shè)計一個簡單電路，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時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)

完成電路原理圖.（不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計電路的影響）提供的器

材如下：光敏電阻RP（符號

，阻值見上表）；直流電源E（電動勢為3

V，內(nèi)阻不計）；定值電阻：R1＝10

kΩ，R2＝20

kΩ，R3＝40

kΩ（限選其中之一并在

圖中標(biāo)出）；開關(guān)S及導(dǎo)線若干.答案：見解析解析：（2）控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，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時啟動照明系統(tǒng)，即此時光敏電阻阻值為20

kΩ，兩端電壓為2

V，電源電動勢為3

V，所以應(yīng)加上一個分壓電

阻，分壓電阻阻值為10

kΩ，即選用R1，電路原理圖如圖乙所示.乙乙考向3

其他傳感器的應(yīng)用[典例3]利用傳感器可以探測、感受外界的信號、物理?xiàng)l件等.圖甲

所示為某同學(xué)用傳感器做實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡的U－I關(guān)系圖線.

甲

乙

丙（1）實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動變阻器A

（阻值范圍0～10

Ω）、滑動變阻器B（阻值范圍0～100

Ω）、電動勢

為6

V的電源（不計內(nèi)阻）、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干.該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)

時，滑動變阻器選用的是

（填“A”或“B”）；請在圖乙的方

框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖.答案：實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示A

（2）若將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)

為0.3

A，電源電動勢為3

V，則此時小燈泡的電功率為

?

W，電源的內(nèi)阻為

?Ω.0.69

（0.66～0.72均可）

2.33（2.00～2.67均可）

丙[典例4]某種角速度計，其結(jié)構(gòu)如圖所示.當(dāng)整個裝置繞軸OO'轉(zhuǎn)動

時，元件A相對于轉(zhuǎn)軸發(fā)生位移并通過滑動變阻器輸出電壓，電壓傳

感器（傳感