高中人教物理实验十二　利用传感器制作简单的自动控制装置 教案.doc

实验十二　利用传感器制作简单的自动控制装置
1．按图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。
2．把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的倍率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。
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、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
　 　 次数
待测量　 　
1
2
3
4
5
6
温度(℃)
电阻(Ω)
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，如图所示。
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。
1．将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“欧姆”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，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
1．把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
光照强度
弱
中
强
无光照射
阻值/Ω
2．根据实验数据得出结论：光敏电阻在被光照射时阻值发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
1．温度计读数带来的误差：可以选用精度高的温度计并读数三次取平均值。
2．欧姆表的读数带来的误差：可以对同一温度、同一光照强度下的电阻读数三次取平均值。
1．在做研究热敏电阻的特性实验时，加入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，并同时读出水温和电阻值。
2．研究光敏电阻的特性实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。
3．欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。
考点1　热敏电阻的应用
例1　如图所示，图甲为热敏电阻的R­t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 Ω。当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E＝6 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(选填“A、B端”或“C、D端”)。
(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，可变电阻R′的值应调节为________ Ω。
(3)为使恒温箱内的温度保持在更高的数值，可变电阻R′的值应________(选填“增大”或“减小”)。
尝试解答　(1)A、B端 (2)100 (3)增大。
(1)当温度较低时，热敏电阻的阻值较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁脱离电磁铁，A、B部分接入电路，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应把恒温箱内的加热器接在A、B端。
(2)当温度达到100 ℃时，加热电路要断开，此时继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要达到I＝20 mA，设继电器线圈的电阻为R0，根据闭合电路欧姆定律可得，I＝，代入数据解得R′＝100 Ω。
(3)由以上分析可知，若使恒温箱内的温度保持在更高的数值，则I＝20 mA时R变小，R0不变，故可变电阻R′的值应增大，从而实现目标。
[变式1]　(2021·八省联考湖北卷)由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有：
直流电源E(36 V，内阻不计)；
电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)；
电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)；
热敏电阻RT；
报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)；
滑动变阻器R1(最大阻值4000 Ω)；
电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω)；
单刀单掷开关S1；
单刀双掷开关S2；
导线若干。
(1)用图a所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50 ℃时，调节R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图b所示。
温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为________Ω。从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微_______