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交变电流传感器第十一章实验16利用传感器设计并制作简单的自动控制装置01主干回顾·强化根基一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性◎注意事项1．在做热敏实验时，加开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．2．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．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．02核心考点·探究突破考点一教材原型实验类型1温度传感器的应用[例1]热电传感器利用了热敏电阻对温度变化响应很敏感的特性．某学习小组的同学拟探究某种类型的热敏电阻的阻值如何随温度变化．从室温升到80℃时，所提供的热敏电阻Rt的阻值变化范围可能是由5Ω变到1Ω或由5Ω变到45Ω.除热敏电阻外，可供选用的器材如下：温度计，测温范围－10～100℃；电流表A1，量程3A，内阻rA＝0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻约为0.2Ω；电压表V1，量程6V，内阻rV＝1.5kΩ；电压表V2，量程3V，内阻约为1kΩ；标准电阻，阻值R1＝100Ω；滑动变阻器R2，阻值范围0～5Ω；电源E，电动势3V，内阻不计；开关及导线若干．(1)甲同学利用如图甲所示的电路测量室温下热敏电阻的阻值．要使测量效果最好，应选下列________组器材．A．A1和V1B．A2和V2C．A1和V2(2)在测量过程中，随着倒入烧杯中的开水增多，热敏电阻的温度升高到80℃时，甲同学发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好)，这说明热敏电阻的阻值随温度升高而________.(选填“增大”或“减小”)(3)学习小组的同学根据甲同学的实验，建议他在测量较高温度热敏电阻的阻值时重新设计电路，更换器材．请你在如图乙所示的虚线框内完成测量温度80℃时热敏电阻阻值的实验电路图．解析(1)电源的电动势为3V，故电压表选V2，电阻为几十欧姆，故电流较小，故电流表较A2，故选B.(2)由题意知，调节滑动变阻器起不到改变电流的作用，说明待测电阻较大，故热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．(3)因80℃时热敏电阻阻值较大，而滑动变阻器阻值较小，故滑动变阻器采用分压接法．又因电阻阻值较大，故电流表不能准确测量电流，故采用电压表V1与定值电阻R1并联后充当电流表来测量电流，故电路图如图所示答案(1)B(2)增大(3)见解析类型2光电传感器的应用[例2]一台臭氧发生器P的电阻为10kΩ，当供电电压等于24V时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100Ω，黑暗时为1000Ω、允许通过的最大电流为3mA；电源E的电压为36V、内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100Ω、允许通过的最大电流为0.4A；一个开关S和导线若干．臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示．设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内)．解析因变阻器最大阻值100Ω远小于臭氧发生器P的电阻10kΩ，为了能控制臭氧发生器，应该使用滑动变阻器的分压式连接，有光照时P能正常工作，无光照时P不工作，电路如图所示．答案见解析图考点二实验的创新[例3](2017·江苏卷·11)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)、滑动变阻器R1(0～200Ω)、滑动变阻器R2(0～500Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9Ω)、开关S、导线若干．为使该装置实现对30℃～80℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”)．甲乙(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)．(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查．在图甲中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)．(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是________.(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关，将电阻箱从电路中移除④合上开关，调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1Ω解析(1)若实现对30℃温度的控制继电器和Rt的电压U＝0.015×(20＋199.5)V≈3.29V因此符合要求的电源应选E2.若实现对80℃温度的控制对全电路有U＝I(R继＋Rt＋R)即6V＝0.015A×(20Ω＋49.1Ω＋R)解得R＝330.9Ω.因此滑动变阻器应选R2.(2)用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压挡)．(3)a、b间电压为0，指针不偏转．接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转．(4)连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻即可，正确的顺序为⑤④②③①.答案(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)⑤④②③①