第3课时传感器的原理及应用【考纲解读】1.知道什么是传感器,知道光敏电阻和热敏电阻的作用.2.能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性.3.了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案.【知识要点】一.基本实验要求Ⅰ:研究热敏电阻的特性1.实验原理闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察.2.实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水.3.实验步骤(1)按实验原理图甲连接好电路,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.4.数据处理在图1坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线.5.实验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.6.注意事项实验时,加热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.二.基本实验要求Ⅱ:研究光敏电阻的光敏特性1.实验原理闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察.2.实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源.3.实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图乙所示电路连接好,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,观察多用电表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,观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录.4.数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性.5.实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小.(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.6.注意事项(1)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来达到实验目的;(2)欧姆表每次换挡后都要重新调零.【典型例题】例1.对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的.某同学将RT和两个适当的定值电阻R1、R2连成图2虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围.为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值,测量电路如图2所示,图中的电压表内阻很大.实验中的部分实验数据测量结果如表所示.温度t/℃30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值/Ω54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V5.075.024.974.904.834.754.66回答下列问题:图21图1(1)根据图2所示的电路,在图3所示的实物图上连线.图3图4(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系,在坐标纸(图4)上作出RL-t关系图线.(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图5、6所示,电流表的读数为________,电压表的读数为________.此时等效电阻RL的阻值为________;热敏电阻所处环境的温度约为________.图5图6例2.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ROS在不同照度下的阻值如表所示:照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018(1)根据表中数据,请在图9给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线,并说明光敏电阻阻值随照度变化的特点.(2)如图10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1.0lx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)图9图10提供的器材如下:光敏电阻ROS(符号,阻值见上面表格),直流电源E(电动势3V,内阻不计);定值电阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ...