高中物理实验基础与实战：16.传感器的简单应用 含答案

设计与创新能力：要求考生将教材中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，以完成新的实验要求的设计性实验，将逐步取代对原教材中实验的考查。

【实验目的】

1．了解传感器的工作原理和一般应用。

2．研究传感器的主要元件(热敏电阻和光敏电阻)的电阻特性 【实验原理】

传感器是将它感受到的物理量(如光、热、力等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。

热电传感器主要利用热敏电阻将热信号转变成电信号，光电传感器则是利用光敏电阻将光信号转变成电信号。

热敏电阻是由半导体材料制成的，常态时其阻值约为10KΩ，其电阻率随温度的变化而迅速变化，温度升高时，其电阻率显著减小。

光敏电阻也是由半导体材料制成的，其电阻率在光照射下显著减小。在没有光照射下其阻值可以达到几十兆欧，在一般室内光照射下，电阻可以降至几千欧。利用多用电表的欧姆档测量不同温度下热敏电阻的阻值以及不同光照射条件下光敏电阻的阻值，就可以了解热敏电阻随温度的变化规律以及光敏电阻随光照的变化规律．

【实验器材】

铁架台(带铁夹)、温度计、烧杯、热敏电阻、光敏电阻、冷水、热水、多用电表、小灯泡、学生电源，导线、开关、滑动变阻器

【实验步骤】

1.研究热敏电阻的热敏特性。

①按图所示连接好电路，多用电表选择开关置于R×100档．

②先用多用电表测出烧杯中没有水时，热敏电阻的阻值，并记下温度计示数． ③向烧杯中注入少量冷水，记下温度计示数及万用电表显示的热敏电阻的阻值。

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。 ⑤观察分析不同温度下热敏电阻的阻值，应看到随温度升高阻值减小。 2.研究光敏电阻的光敏特性

①将光电传感器、万用电表、灯泡、滑动变阻

器按图所示连接好电路。其中万用电表置于“R×1K”档 ②先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值。

③打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度由暗变亮，观察表盘指针所显示电阻阻值由大到小变化快慢及变化范围。(由几MΩ到几kΩ)

3.光电记数实验

①将光电传感器、小灯泡、计数器、学生电源按图所示的电路连接好。

②接通电源，使小灯泡发光，照射到光电传感器上。

③拿一厚纸板(或用手掌)插人光源与光电传感器之间，每插入一次，计数器就记下一次，即计

数器开始计数。 【注意事项】

1．热敏电阻、烧杯、温度计易破损，实验时务必小心。

2．温度自动报警器、光电计数器、小灯泡所需电压都很小(小于6V)勿超过其额定电压使用 。

考点1。传感器的含义

传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如

考点2：传感器的分类

1.力电传感器：力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。

2.热电传感器:热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理把热学信号转化成电学信号制成的，如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等）的温度控制、火警报警器、恒温箱等。

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