试验十一探究半导体热敏电阻的热敏特性
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.能够通过试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.
根本试验要求Ⅰ争论热敏电阻的特性
试验原理
闭合电路欧姆定律,用欧姆表进展测量和观看.
试验器材
半导体热敏电阻、多用电表、温度计、烧杯、凉水和热水.
试验步骤
按试验原理图连接好电路,将热敏电阻绝缘处理;
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,并登记温度计的示数;
向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,登记温度计的示数和多用
根本试验要求Ⅱ争论光敏电阻的光敏特性
试验原理
闭合电路欧姆定律,用欧姆表进展测量和观看.
试验器材
光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线.
试验步骤
将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器照试验原理图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”挡;
先测出在室内自然光的照耀下光敏电阻的阻值,并记录数据;
翻开电源,让小灯泡发光,调整小灯泡的亮度使之渐渐变亮,观看表盘指针显示
电表测量的热敏电阻的阻值;
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.
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.
图1
试验结论
热敏电阻的阻值随温度的上升而减小,随温度的降低而增大.
留意事项
试验时,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一样,并同时读出水温.
电阻阻值的状况,并记录.
用手掌(或黑纸)遮光时,观看表盘指针显示电阻阻值的状况,并记录.
数据处理
依据记录数据分析光敏电阻的特性.
试验结论
光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照耀下电阻值很小.
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.
留意事项
试验中,假设效果不明显,可将电阻局部电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔转变射到光敏电阻上的光的多少来达到试验目的.
欧姆表每次换挡后都要重调零.
考点一温度传感器的应用
例1如图2所示,图甲为热敏电阻的R-t图像,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简洁恒温箱温控电路,继电器的电阻为100Ω.当线圈的电流大于或等于20mA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=9.0V,内阻不计.图中的“电源”是恒温箱加热器的电源.
图2
应当把恒温箱内的加热器接在 (填“A、B端”或“C、D端”).
假设要使恒温箱内的温度保持在50℃,可变电阻R′的阻值应调整为 Ω.
解析恒温箱内的加热器应接在A、B端.当线圈中的电流较小时,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度上升.
随着恒温箱内温度上升,热敏电阻R的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,则恒温箱加热器与电源断开,加热器停顿工作,恒温箱内温度降低.随着恒温箱内温度降低,热敏电阻R的阻值变大,则线圈中的电流变小,当线圈的电流小于20mA时,继电器的衔铁又被释放到上方,则恒温箱加热
器又开头工作,这样就可以使恒温箱内保持在某一温度.要使恒温箱内的温度保持在50°C,
E
即50°C时线圈内的电流为20mA.由闭合电路欧姆定律I= ,r为继电器的电
r+R+R′
E
阻.由题图甲可知,50°C时热敏电阻的阻值为90Ω,所以R′=I-(r+R)=260Ω.
答案(1)A、B端(2)260
考点二光电传感器的应用
照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018例2
照度(lx)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻(kΩ)
75
40
28
23
20
18
依据表中数据,请在图3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.
图3
图4
如图4所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,掌握开关自动启动照明系统,请利用以下器材设计一个简洁电路给1、2两端供给电压,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.(不考虑掌握开关对所设计电路的影响)
供给的器材如下:
光敏电阻R (符号 ,阻值见上表)
OS
直流电源E(电动势3V,内阻不计);
1 2 3定值电阻:R=10kΩ,R=20kΩ,R=40kΩ(限选其中之一并在图中标出
1 2 3
开关S及导线假设干.
解析(1)依据表中的数据,在坐标系中描点连线,得到如下图的变化曲线.
由图可知阻值随照度变化的特点:光敏电阻的阻值随光