（鲁京津琼）2020版高考物理第十一章交变电流传感器实验利用传感器设计并制作简单的自动控制装置教案

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1、实验　利用传感器设计并制作简单的自动控制装置1.研究热敏电阻的热敏特性装置及器材操作要领(1)绝缘：热敏电阻要绝缘处理。(2)适当：“欧姆”挡要选择适当的倍率。(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。(4)等待：加开水后要等一会儿再测阻值，以使电阻温度与水的温度相同。(5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。(6)记录：记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。2.研究光敏电阻的光敏特性装置及器材操作要领(1)连接：按图示电路连接好。(2)选挡：多用电表置于“×100”挡。(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。(4)遮光：用手掌(或黑纸)遮光，改变射到光敏电阻上的光的多少。(5)

2、重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。(6)记录：记下不同光照下光敏电阻的阻值。数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①在RT－t坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。②结论：半导体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。(2)研究光敏电阻的光敏特性①根据记录数据分析光敏电阻的特性。②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。误差分析(1)温度计读数带来误差。(2)多用电表读数带来误差。(3)热敏电阻与水温不同带来误差。(4)作RT－t图象时的不规范易造成误差。　教材原型实验类型一　热敏电阻问题【例1】利用负温度系数热敏

3、电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)。(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20℃(如图1甲所示)，则25℃的刻度应在20℃的刻度的________(填“左”或“右”)侧。图1(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。解析　(1

4、)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大。故电路中电流会减小。(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25℃的刻度应对应较大电流，故在20℃的刻度的右侧。(3)如图所示。答案　(1)小　(2)右　(3)见解析类型二　光敏电阻问题【例2】光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件(照度是描述光的强弱的物理量，单位为(lx)，某同学想用下列器材探究光的照度与光敏电阻的阻值之间的关系：光敏电阻RL；电流表A(量程0～0.6A)；直流电源E(2～6V，内阻忽略不计)；电阻箱R；开关S；导线若干。已知没有光照时该光敏电阻的阻值为80Ω，照度为1.2lx时光敏电阻的阻值约为20Ω。现要求测

5、量照度从0增加到1.2lx的多个光强下的RL的阻值。(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。(2)完成下列实验步骤中的填空：①依照实验原理电路图连线；②调节光照强度为零；③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全；④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0和____________；⑤将光照强度调为0.1lx，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I0，记录____________；⑥则光照强度调为0.1lx时光敏电阻的阻值RL＝____________；⑦逐步提高光照强度值，每次增大0.1lx，直至达到1.2lx为止；在每一光照强度下重复步骤⑤⑥可得到不同光强下的RL的阻值。解析　(1)

6、光敏电阻的阻值较大，如果用电流表直接测量光敏电阻电流，读数误差较大，为减小实验误差，可将光敏电阻与电阻箱并联，用电流表测干路电流，电路图如图所示：(2)直流电源的电动势E没有给出明确数值，因此需要先在光照强度为零时，结合光敏电阻(80Ω)和电阻箱读数R0计算E的大小，此时通过光敏电阻的电流IL＝，通过电阻箱的电流I箱＝，又IL＋I箱＝I0，解得E＝；将光照强度调为0.1lx，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I0，记录电阻箱读数R，此时通过光敏电阻的电流I＝I0－，光敏电阻的阻值RL＝＝。答案　(1)见解析图　(2)④电阻箱读数R0　⑤电阻箱读数R　⑥　实验拓展创新【例3】(2017·江

7、苏单科)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图2甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有：电源E1(3V，内阻不计)、电源E2(6V，内阻不计)、滑