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、光敏电阻等传感器的特性.
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二、实验原理
传感器是将它感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量).,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号,热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号,转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的
传感器工作的原理可用下图表示:
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、研究
热敏电阻的热敏特性
(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.
(1)根据记录数据,把测量到的温度、电阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性.
(2)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.
(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.
六、注意事项
,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.
,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.
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七、实验改进
对于热敏电阻的特性,可用以下实验进行:
如右图所示,将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡,再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连,这时表针指在某一刻度,观察下述操作下的指针偏转情况:
(1)往Rt上擦一些酒精.
(2)用吹风机将热风吹向电阻,根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性.
实验分析:①中指针左偏,说明Rt的阻值增大;酒精蒸发吸热,温度降低,所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大.
②中指针右偏,Rt的阻值减小,而电阻Rt温度升高,故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小.
优点:改进后的实验简单易操作,学生很快得出结论.
电阻传感器的应用
[例1] 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,~,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(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0~20Ω)、开关、导线若干.
(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.
力传感器的应用
[例2] (2012年枣庄模拟)某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k).如图所示,测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0;而后在其受压面上放一物体,:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个,电键及导线若干,待测物体(可置于力电转换器的受压面上).
(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,画出完整的测量电路图;
(2)简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体的质量m.
(1)设计电路如图所示.
(2)测量步骤如下:
①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零;
②将质量为m0的砝码放在转换器的受压面上,记下输出电压U0;
③将待测物体放在转换器的受压面上,记下输出电压U1;
④因为U0=km0g、U1=kmg,所以可求m=m0U1/U0.
[答案] 见解析
(2)如图所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,,给1、2两端提供电压,(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: