第三讲实验：传感器的简单使用1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性．2．能够简单使用传感器．一、实验原理1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成的电学量．2．传感器的组成传感器一般由、、几部分组成．二、实验器材1．研究热敏电阻特性器材：热敏电阻、、烧杯、温度计、铁架台、冷水及热开水．2．研究光敏电阻特性器材：光敏电阻、小盒子、小灯泡(或门铃)、学生电源、继电器、、多用电表、开关、导线等．一、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．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)在如图坐标系中，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．友情提示：做实验时，加开水后要等一会儿再测量其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性，现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图甲所示的实物图上连线．(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值．②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________、________，断开开关．③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘出图乙所示的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)．答案：(1)如图所示(2)②读取温度计示数读取电压表示数(3)1000.400二、研究光敏电阻的光敏特性1．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”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)遮光时电阻值又是多少，并记录．2．数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性.结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大．友情提示：(1)光敏实验中，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.(2)多用电表每次换挡后都要重新调零.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路．给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．提供的器材如下：直流电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．图乙【规范解答】(1)根据图表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如图所示的变化曲线．阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小.(2)因天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20kΩ，两端电压为2V，电源电动势为3V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10kΩ，即选用R1；此电路的原理图如图所示．答案：(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线见规范解答特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小(2)电路原理图见规范解答三、几种常见传感器的应用1．力传感器的应用——电子秤(1)作用：称量物体重量(质量)．(2)敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．2．声传感器