实验传感器的简单应用

浅谈物理趣味实验传感器的应用摘要：本文结合现行高中物理新教材中的新增实验传感器的简单应用，简单介绍了生活中一些常见的传感器的结构，结合物理探究性学习，重点介绍了本人制作的一种基于传感技术的全自动供水装置其工作原理及工作过程，并在高中物理教学中，进一步阐述了，物理实验在物理教育教学过程中的重要性。

关键词：传感器控制继电器自动供水趣味实验0引言随着我国改革开放的不断发展和深入，信息技术高速发展，电子计算机广泛应用，电子设备水平不断提高以及功能不断加强的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制，民用机器，产业机器，信息通信设备及汽车相关设备中发挥着越来越重要的作用。

已成为21世纪人们在高新技术发展方向争夺的一个制高点，使人们能尽情享受现代文明所带来的快乐。

1什么是传感器动物与人都有传感器（触觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉等）；在自动控制中；传感器是将非电磁物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照强度等）转化成易于测量、传输、处理的物理量（如电压、电流、电阻、电容等）的一种元件。

它是感知获取和检测信息的窗口，是自动控制设备中不可缺少的元件，自动控制系统要获取的信息都要通过传感器将其转化为容易传输和处理的电信号。

2常见传感器物理新教材中，电学部分更贴近了实际生活，如电容式传感器，平行板电容器的电容C跟介电常数ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，用公式表示为C=εs/（4πkd）（式中k为静电力恒量）由此可知，当电容器的某个因素发生变化时，它的电容值随之变化，电路中与电容有关的其他电学量也发生了相应的变化，如电阻式传感器，导体与温度的关系，与光照强度的关系，利用半导体材料制造了热敏电阻和光敏电阻。

液面而贴近生活的传感器更是举不胜举，如本人前段时间对自已家里的金鱼牌全自动洗衣机修理过程中观察得到的，水压传感器。

我们知道全自动洗衣机有一个水位开关，它是一个压力开关。

水位开关的工作原理是利用开关内的空气室里的空气随着水位上升所增加的压力，使开关动作，关闭水阀。

Байду номын сангаас
力传感器
[例2] 例 如图实－ － 所示为某种电子秤的原理示意图 所示为某种电子秤的原理示意图， 为一 如图实－11－8所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一
均匀的滑动变阻器，阻值为 ，长度为L，两边分别有P 均匀的滑动变阻器，阻值为R，长度为 ，两边分别有 1、P2两个滑 动头， 相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆MN上保 动头，与P1相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆 上保 持水平状态，金属细杆与托盘相连．金属细杆所受重力忽略不计， 持水平状态，金属细杆与托盘相连．金属细杆所受重力忽略不计， 弹簧处于原长时P 刚好指向A端 间出现电压时， 弹簧处于原长时 1刚好指向 端，若P1、P2间出现电压时，该电压 经过放大通过信号转换后在显示屏上显示出质量的大小． 经过放大通过信号转换后在显示屏上显示出质量的大小．已知弹 簧的劲度系数为k，托盘自身质量为 电源的电动势为E， 簧的劲度系数为 ，托盘自身质量为m0，电源的电动势为 ，电源 的内阻忽略不计，信号放大器、 的内阻忽略不计，信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用 忽略不计． 忽略不计．求：
八、实验改进 对于热敏电阻的特性， 对于热敏电阻的特性，可用以 下实验进行： 下实验进行： 如图实－11－4所示，将多用电 所示， 如图实－ － 所示 图实－11－4 图实－ －
表的选择开关置于“欧姆” 表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔 与负温度系数的热敏电阻R 的两端相连， 与负温度系数的热敏电阻 t的两端相连，这时表针指 在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况： 在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：
图实－ － 图实－11－8
(1)托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下 1距A端 托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下P 托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下 端 的距离x 的距离 1； (2)在托盘上放有质量为 的物体时P1距A端的距离 2； 在托盘上放有质量为m的物体时 端的距离x 在托盘上放有质量为 的物体时 端的距离 (3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调 在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是： 在托盘上未放物体时通常先校准零点 从而使P 间的电压为零， 节P2，从而使 1、P2间的电压为零，校准零点后将被称 物体放在托盘上．试推导出被称物体的质量 与 物体放在托盘上．试推导出被称物体的质量m与P1、P2 间电压U的函数关系式． 间电压 的函数关系式． 的函数关系式

高频考点例析
图10－8－6
高频考点例析
【解析】 本题考查学生对基本 电路的了解和基本仪器的使用，考查 推理能力、实验与探究能力、实际应 用能力．
(1)如图10－8－7所示．
图10－8－7
高频考点例析
(2)②读取温度计示数 读取电压 表示数
(3)将图线延长求得图线在纵轴上 的截距为100 Ω，在图线上任取两点求 得图线的斜率为0.400，所以R－t关系 式为R＝100＋0.400 t(Ω)．
高频考点例析
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全， 往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间 从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如 何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说 明．
图10－8－5
高频考点例析
(2)实验的主要步骤： ①正确连接电路，在保温容器中注入适 量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的 电流值； ②在保温容器中添加少量热水，待温度 稳定后，闭合开关，________，________， 断开开关．
高频考点例析
③重复第②步操作若干次，测得 多组数据．
(3)实验小组算得该热敏电阻在不 同温度下的阻值，并据此绘得R－t关 系图线．请根据如图10－8－6所示的 图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R ＝________＋________t(Ω)(保留3位有 效数字)．
本实验误差主要来源于温度计 和欧姆表的读数．
高频考点例析
题型一 实验原理、数据分析与步骤的考查
例1 (2008年高考广东卷)某实验小组探究
一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直 流恒流电源(在正常工作状态下输出的电 流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温 容器、温度计、开关和导线等．
高频考点例析

2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用1.实验原理(1)传感器的作用传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。

(2)传感器的工作过程通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。

例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号。

转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。

传感器工作的原理可用下图表示:2.实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等。

3.实验步骤及数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①实验步骤a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。

b.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。

c.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出的热敏电阻的阻值。

d.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。

②数据处理a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。

次数123456待测量温度/℃电阻/Ωb.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。

c.根据实验数据和R-t图线,得出结论: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。

(2)研究光敏电阻的光敏特性①实验步骤a.将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”的欧姆挡。

b.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。

c.打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。

d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,并记录。

②数据处理把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。

高效提能1．(2013·江苏)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图Ⅺ－10所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M发生变化，导致S两端电压U增大，装置发生警报，此时Ⅺ－10A．R M变大，且R越大，U增大越明显B．R M变大，且R越小，U增大越明显C．R M变小，且R越大，U增大越明显D．R M变小，且R越小，U增大越明显解析电阻R M变化时S两端电压U增大，说明其电阻R M变小．同时，传感器M对全电路的控制是通过电阻R M的变化来实现的，运用极值法：若R趋近于无限大，电阻R M 与R的并联电阻的变化就等于R M的变化；若R为有限值，则R M与R的并联电阻的变化就会小一些．所以，R越大，电阻R M阻值减小同样的数值时，U增大的数值越大，即越明显，C正确．答案 C2．(2012·江苏)某同学设计的家庭电路保护装置如图实Ⅺ－11所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有图实Ⅺ－11A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起解析当电路正常工作时，电流经火线流入用电器，再经零线流回，由于火线和零线并行绕在铁芯左侧，火线和零线中的电流反向，合磁通量为零，故A、B正确．用电器短路后，火线和零线中电流仍然等大、反向，铁芯中无磁通量，开关不会被电磁铁吸起，C错误，当地面上的人触电时，火线中的电流经人体流入大地，由于电磁感应，L2产生感应电流，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路，D正确．答案ABD3．如图实Ⅺ－12所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t上擦一些酒精，表针将向________(选填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(选填“左”或“右”)移动．图实Ⅺ－12解析若往R t上擦一些酒精，由于酒精的挥发要吸热，故温度降低，负温度系数的热敏电阻R t随温度的降低，阻值是增大的，所以指针向左移；若用吹风机将热风吹向电阻，电阻的温度升高，热敏电阻R t随温度的升高，阻值减小，所以指针向右移．答案左右4．(2014·海口模拟)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用图实Ⅺ－13甲所示电路进行实验，得出两种U－I图线如图乙所示．图实Ⅺ－13(1)根据U－I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为________ Ω，强光源照射时电阻为________ Ω；(2)若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中________(填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大．若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用________(填“内接”或“外接”)法进行实验，实验结果较为准确．答案(1)3 000200(2)强光照射时外接5．(2014·四川省广元模拟)热电传感器利用了热敏电阻对温度变化的响应很敏感的特性．某学习小组的同学拟探究热敏电阻的阻值如何随温度变化．从室温升到80 ℃时，所供热敏电阻R t的阻值变化范围可能是由5 Ω变到1 Ω或由5 Ω变到45 Ω.除热敏电阻外，可供选用的器材如下：图实Ⅺ－14温度计，测温范围－10 ℃～100 ℃；电流表，量程3 A，内阻r A＝0.1 Ω；电流表，量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω；电压表，量程6 V，内阻r V＝1.5 kΩ；电压表，量程3 V，内阻约为1 kΩ；标准电阻，阻值R 1＝100 Ω；滑动变阻器R2，阻值范围0～5 Ω；电源E，电动势3 V，内阻不计；开关及导线若干．(1)甲同学利用如图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.，B.，C.，(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、电压表的示数都几乎不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好)，这说明该热敏电阻的阻值随温度升高而________．(填“增大”或“减少”)(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，需要重新设计电路，更换器材．请你在虚线框内画出测量温度80 ℃时热敏电阻阻值的实验电路图，并标明所选器材．答案(1)B(2)增大(3)实验电路图如图所示．画出图甲给全分，只画出图乙给一半的分．6．如图实Ⅺ－15所示，一热敏电阻R T放在控温容器M内；为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95 ℃～20 ℃之间的多个温度下R T的阻值．图实Ⅺ－15(1)在图实Ⅺ－15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：a．依照实验原理电路图连线．b．调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃.c．将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．d．闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________________________________________________________________________.e．将R T的温度降为T1(20 ℃＜T1＜95 ℃)，调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________．f ．温度为T 1时热敏电阻的电阻值R T1＝________．g ．逐步降低T 1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e 、f.解析 (1)题中有电阻箱和毫安表，又电源的内阻不计，则可用调节电阻箱阻值，保持每次电路中电流相同的方法测电阻．实验原理如图所示．(2)根据两次电流表的示数不变，可以列出等式I 0＝E R 0＋150，I 0＝E R 1＋R T1，联立两式解得R T1＝R 0－R 1＋150 Ω.答案 (1)实验原理电路图如解析图所示(2)d.电阻箱的读数R 0e ．仍为I 0 电阻箱的读数R 1f ．R 0－R 1＋150 Ω。

命 题 角 度 全 扫 描
答案：BC
人教版物理
实验十一 传感器的简单应用 5．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器 中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作
实 验 理 论 要 记 牢
命 题 角 度 全 扫 描
的。如图实－11－16甲所示，电源的电动势E＝9.0 V，
D．该传送带每小时输送7200个工件
人教版物理
实验十一 传感器的简单应用
解析：由图乙可知，每隔 1 s 即可获得一次高电压，说明
实 验 理 论 要 记 牢
传送带运动距离等于相邻工件间的距离时所用时间为 1 x 0.2 s，所以 v＝ t ＝ 1 m/s＝0.2 m/s，故选项 A 错 B 对；每 t总 3 600 小时输送时工件个数为：n＝ t ＝ 1 ＝3 600 个，故选 项 C 对 D 错。
实验原理与操作
实 验 理 论 要 记 牢
[例1]
热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，
现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要 求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻
值约4～5 Ω。将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，
杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有 热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、
测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图所示，图中
的电压表内阻很大。RL的测量结果如下表所示。
人教版物理
实验十一 传感器的简单应用
实 验 理 论 要 记 牢
图实－11－9
温度t(℃) 阻值RL(Ω)
30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7

实验十一传感器的简单使用考纲解读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．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．图15．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．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．考点一温度传感器的应用例1 对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T,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R T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R L的阻值随R T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R L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。

实验十三传感器的简单应用【教学目的】1、观察热敏电阻的阻值是如何随热信号而变化的。

2、观察光敏电阻的阻值是如何随光信号而变化的。

【教学重点】热敏电阻的阻值随热信号而变化的情况。

光敏电阻的阻值随光信号而变化的情况。

【教学难点】温度自动控制实验【实验原理】传感器是能将所感受到的物理量（如力、热，光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号，转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制的目的。

【注意事项】使用热敏电阻时，不要让其骤冷骤热，以免损坏。

【实验器材】1、学生电源，2、热敏电阻，3、光敏电阻，3、计数器，4、放大器，5、烧杯2 个，6、温度计，7、手电筒，8、水瓶，9、水桶，10 电壶。

【实验步骤】1、将热敏电阻两端与多用电表两表笔相连，接入有少量冷水并插有温度计的烧杯中，将组装成如图所示的实验装置。

将多用电表的选择开关置于欧姆档并选择适当的倍率，观察表盘所示热敏电阻的阻值。

分若干次向烧杯中倒入开水，，观察不同温度下热敏电阻阻值。

2、将光敏电阻和多用电表连接成如图所示的电路：将多用电表选择开关置于电阻朱的适当倍率上，用手电筒的光照射光敏电阻，观察电表指示的阻值。

3、观察光电计数的实验。

3、实验结论：热敏电阻的阻值随温度升高而变小，光敏电阻的阻值有光照时阻值变小。

【实验小结】该实验使用的电源只能用6V 的稳压电源，若改用甲电池或干电池，都会因为电流太大，而损坏放大器。

【作业布置】设计温度自动控制装置：要求温度升高自动报警。

待测量 t/℃ R/Ω 次数
1
2
3
4
5
(4)在图14－13－3中粗略描绘出热敏电阻的阻值R 随温度变化的R－t图线．
图14－13－3
2．光敏电阻特性 (1)用多用电表欧姆挡两表笔接光敏电阻两端，测 光敏电阻阻值．如图14－13－4所示．
图14－13－4 (2)用手张开(或用黑纸)放在光敏电阻上，挡住部分 光线，测光敏电阻阻值． (3)全部挡住光线，测光敏电阻阻值．
图14－13－1
三、实验器材 铁架台、温度计、欧姆表、烧杯、热敏电阻、光 敏电阻、导线、纸带、光电计数器、钩码． 四、实验步骤
图14－13－2
1．热敏电阻特性 (1)如图14－13－2所示，将一热敏电阻连入电路中， 用多用电表欧姆挡测其电阻，记录温度、电阻 值． (2)将热敏电阻放入盛有少量冷水并插入温度计的 烧杯中，记录温度、电阻值． (3)再分几次向烧杯中倒入开水，观察丌同温度下 热敏电阻的阻值． 把测得的温度、电阻值填入下表中．
例3
图14－13－7
图14－13－8
(2)在图14－13－9电路中，电源电压恒为9 V，电 流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电 阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 ________ V；电阻R2的阻值为________ Ω.
图14－13－9 (3)举出一个可以应用热敏电阻的例子．
【解析】测电阻应选择多用电表的欧姆挡．红表
笔应插入“＋”接线孔，黑表笔插入“－”接线
孔．光敏电阻的阻值随光照的增强而减小 ，故
θ<θ′.测试后应将开关置亍OFF挡或交流电压最高
挡．
【答案】(1)欧姆 (2) ＋ － (3) < (4) OFF或交流

化学实验室中的传感器应用传感器是现代科学实验中不可或缺的重要工具。

在化学实验室中，传感器的应用已经渗透到了各个领域，它们能够快速、准确地检测和监测实验过程中的各种物理和化学参数，大大提高了实验的准确性和效率。

本文将以实际工作经验为基础，介绍几种在化学实验室中常用的传感器及其应用。

一、温度传感器温度是化学反应过程中最重要的参数之一。

温度传感器可以实时监测反应体系的温度变化，确保实验在适宜的温度条件下进行。

在化学实验室中，常用的温度传感器有热电偶、热电阻和温度计等。

热电偶是一种非接触式温度传感器，具有响应速度快、测量范围广等优点，适用于高温环境的测量。

热电阻则是一种接触式温度传感器，具有测量精度高、稳定性好等特点，适用于常温环境的测量。

温度计则是一种直接显示温度的传感器，操作简单，但测量范围和精度相对较低。

二、压力传感器在化学实验中，压力的变化往往与反应速率、产物等密切相关。

压力传感器可以实时监测实验体系中的压力变化，为研究者提供重要数据。

在化学实验室中，常用的压力传感器有气压计、压力表和压力传感器等。

气压计主要用于测量大气压力，而压力表则用于测量容器内的压力。

压力传感器则可以实现对微小压力的精确测量，适用于各种实验场景。

三、液位传感器在化学实验中，液体的体积和液位的变化常常需要实时监测。

液位传感器可以准确测量容器内的液位高度，确保实验的安全性和准确性。

在化学实验室中，常用的液位传感器有浮球式液位传感器、超声波液位传感器和磁翻板液位传感器等。

浮球式液位传感器通过浮球的浮沉来控制液位的测量，结构简单，但测量范围有限。

超声波液位传感器则利用超声波的传播速度来测量液位，具有测量范围广、精度高等优点。

磁翻板液位传感器则通过磁性翻板的翻转来测量液位，具有结构稳定、可靠性好等特点。

四、气体传感器在化学实验中，气体的性质和浓度对实验结果具有重要影响。

气体传感器可以实时监测实验体系中的气体成分和浓度，为研究者提供重要参考。

实验11 传感器的简单应用【考纲链接】1.本实验在新课标物理《高考大纲》中是必考内容实验之十一.传感器的简单应用。

2. 本实验见普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2（人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心编著，人民教育出版社出版）的第6章传感器 第4节传感器的应用实验（第70~72页）。

由于本实验是历来的教科书所没有的，许多教师没有做过，不太熟悉，有些学校实验室没有所需器材（如施密特触发器等）,所以要特别重视。

以型号HEF40106B 施密特触发器为例图6-2-1图6-2-1是型号HEF40106B 触发器的引脚示意图，由图可以看出，在同一块集成片上分别做了6块独立的施密特触发器，如果使用第1块，只需要在1i 接输入电压，在1o 接输出电压，然后分别把DD V 接到稳压电源，SS V 接地，就可以工作了。

实验原理：图6-2-2将电路按图6-2-2连接，G R 为光敏电阻，1R ，2R 为电阻箱，LED 为发光二极管，A 点为施密特触发器的输入端，Y 点为施密特触发器的输出端。

适当选择1R ，2R 的阻值后，当外R上的电阻相对比较小，A点的电压小于Vp，Y点输出高电位，发光二极管界光线很强时，GR上的电阻显著增大， A点的电压两端的电势差很小，因此不能发光；当外界光线变弱时，G也显著增大，当增大到Vp=3.0V时，Y点输出低电位，发光二极管两端有大约5V的电势R上的电阻减小，A点的差，发光二极管开始正常发光，如果光线强度又进一步开始回升，G电压也开始减小，当A点的电压小于Vn=2.2V时，Y点又输出高电位，发光二极管熄灭。

为了更直观地了解整个电路工作过程，也可以分别用两个电压表对A点和Y点的电压进行测量。

实验一：光控开关实验目的：了解光控开关，对自动控制有初步理解。

实验电路：见图6-2-3图6-2-3 实验电路实验步骤：1. 当光弱时，光敏电阻阻值大，电流小，A端输入高电位（1），Y端输出低电位（0），发光二极管亮，如图6-2-4.图6-2-42. 当光强时，光敏电阻阻值小，电流大，A 端输入低电位（0），Y 端输出高电位（1），发光二极管不亮，如图6-2-5。

传感器原理及应用实验
传感器是一种能够感知和测量环境变量的装置或设备，它能够将环境中的物理量转换为电信号或其他方便处理的形式。

传感器原理及应用的实验是为了研究和验证某种传感器的工作原理以及应用场景。

在实验中，我们通常会使用模拟传感器或数字传感器来进行测量和控制。

模拟传感器是指将物理量转换为模拟电压或电流信号的传感器，如温度传感器、压力传感器等。

数字传感器是指将物理量转换为数字信号的传感器，如光电传感器、加速度传感器等。

实验的第一步通常是准备实验装置和所需材料，如传感器、电源、电路板等。

接下来，我们需要按照实验步骤连接电路，并将传感器与电路板相连接。

在实验过程中，我们需要根据传感器的工作原理合理地选择信号放大电路、滤波电路等辅助电路。

同时，对于数字传感器，我们还需要使用单片机或其他数字处理器对信号进行处理和分析。

实验中，我们可以通过改变环境条件或操控实验装置来模拟不同的应用场景。

例如，在温度传感器实验中，可以通过改变热源的温度来观察传感器输出的电信号变化；在光电传感器实验中，可以调节光源的强度或改变测试物体与光源之间的距离来观察传感器的反应。

进行实验后，我们可以通过观察和记录传感器输出的电信号或其他相应数据来分析传感器的性能，并根据实验结果来判断传
感器的可行性、精度和稳定性。

在实验结束后，如果有必要，我们还可以根据实验结果对传感器进行调整和优化，以适应更广泛的应用场景。

传感器的原理及应用实验对于探索和理解传感器的工作原理和应用具有重要意义。

通过实验，我们可以深入了解传感器的特性和性能，为传感器应用领域的研究和开发提供实验数据和依据。

传感器传感器在生‎活中的应用‎之十大实例‎及应用：1.楼梯走道：电灯的触摸‎开关。

功能：使在人手或‎是其他的导‎电物体的接‎触下方能通‎电（这是我自己‎想的，不知事实是‎否如此。

），此举为节约‎能源做出巨‎大贡献。

2.电饭锅：功能：到达沸腾温‎度（居里点）即停止加热‎。

在某种材料‎的硬件支持‎下，使得具有这‎种功能，才使得人类‎做出伟大的‎进步！3.电子天平：功能：无需复杂操‎作，就能很快称‎出物体的质‎量，而且一般来‎说很精确。

这是因为在‎电子称下安‎装压力传感‎器再加上一‎些电子系统‎，使得能又快‎又好的称出‎质量，一切都得益‎于传感器的‎发展。

4.电子温度计‎：功能：简单快捷精‎确测量人体‎体温。

在电子温度‎计内部加入‎红外传感器‎，由于人体在‎不同温度下‎发射红外线‎的强度等因‎素皆有不同‎，利用此特点‎即可使用红‎外传感器。

5.mp4上的‎触摸键：功能：无需原来的‎机械按压，即可进行操‎作，使机身的寿‎命更长久，尤其是“按键”更是长久！原理暂时还‎不是很清楚‎，不过可想而‎知应该是传‎感器的功劳‎！6.手机的触摸‎屏：功能：分好几种，有的是点触‎摸，有的是面触‎摸，不尽相同，不过原理应‎该是差不多‎，只是硬件材‎料上的支持‎有所不同，所以出现不‎同的操作方‎式，不过说回来‎还是传感器‎在发挥作用‎。

7.电熨斗：功能：熨烫衣物，使衣物保持‎整洁。

不过在加热‎中有一个问‎题需要解决‎，那就是加热‎温度的问题‎，所以另一种‎温度传感器‎应运而生，在达到一定‎温度时，就会出现断‎电使温度保‎持在一定的‎范围内，此举与电饭‎锅有异曲同‎工之妙！8.汽车称重：功能：在渡口为汽‎车称重，既是用上此‎种传感器，压力传感器‎使得即使是‎很重的物体‎也能在短时‎间内准确称‎出，此为大型的‎压力应变片‎的应用。

9.自动门：功能：在一些重要‎场合就会有‎自动门的身‎影，当人靠近时‎就会自动根‎据情况开关‎门。

2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带 盖的实纸验盒十中，一并通过盖上小孔改变射【到注光意敏事电阻项上】的光的 多少．
3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．
基础再现·深度思考
对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行： 如图 5 所示，将多用电表的选择开关置于 “欧姆”挡，再将多用电表的两支表笔与 负温度系数的热敏电阻 RT 的两端相连， 这时表针指在某一刻度，观察下述操作过 程中指针的偏转情况：
课堂探究·突破考点
答案 (1)电路原理图见解析 (2)①20 160～320 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧， 保证当电磁铁吸合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开． 实③验电十磁一 起重机
随堂训练·能力达标
随堂训练·能力达标
1．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，
课堂探究·突破考点
温度 t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
RL 阻值/Ω 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7 回答下列问题：
(1)根据图
6
所示的电路，在图
实验
7
所示的实物图上连线．
十一
图7
课堂探究·突破考点
(2)为了检验 RL 与温度 t 之间近似为线性关系，在图 8 所示的 坐标纸上作 RL－t 关系图线．
课堂探究·突破考点
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁 吸合铁片时，接线柱 3、4 之间从断开变为接通．为此，电磁 开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构 图说明． 答：________实__验__十_一_____________________________________. ③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子． 答：__________________________________________________.

传感器的简单应用实验原理引言传感器是现代科技中不可或缺的一部分，它们能够将物理量或化学量转换为可测量的电信号。

在各个领域的应用中，传感器发挥着重要的作用。

本文将介绍一些传感器的简单应用实验原理。

1. 光敏传感器的应用实验原理光敏传感器是一种常见的传感器，它可以测量光的强度。

光敏传感器的原理是基于光敏材料的光电效应。

光敏材料能够吸收光能，并将其转化为电信号。

在应用实验中，我们可以通过以下步骤来实现光敏传感器的简单应用：•步骤1: 准备光敏传感器和一个光源。

•步骤2: 将光敏传感器与电路连接，确保传感器能够产生电信号。

•步骤3: 将光敏传感器放置在光源附近，记录传感器输出的电信号。

•步骤4: 改变光源的距离或亮度，再次记录传感器的输出电信号。

•步骤5: 通过比较记录的数据，分析光源的强度与传感器的电信号之间的关系。

2. 温度传感器的应用实验原理温度传感器是常用的传感器之一，它可以测量环境的温度。

温度传感器的原理是基于温度敏感元件的物理特性。

在应用实验中，我们可以按照以下步骤来实现温度传感器的基本应用：•步骤1: 准备一个温度传感器和一个温度计。

•步骤2: 将温度传感器与电路连接，以确保传感器能够读取温度。

•步骤3: 将温度传感器放置在待测量的环境中，记录传感器的温度读数。

•步骤4: 使用温度计测量同一环境的温度，并将其与传感器的读数进行比较。

•步骤5: 根据比较的结果，分析温度传感器的准确性和可靠性。

3. 声音传感器的应用实验原理声音传感器是一种能够测量声音强度的传感器。

它的工作原理是基于声波的压力变化。

在应用实验中，我们可以按照以下步骤来实现声音传感器的基本应用：•步骤1: 准备一个声音传感器和一个声音播放设备。

•步骤2: 将声音传感器与电路连接，以确保传感器能够读取声音信号。

•步骤3: 将声音传感器放置在声音播放设备附近，记录传感器的输出电信号。

•步骤4: 改变声音播放设备的音量或距离，再次记录传感器的输出电信号。

【实验传感器的简单应用】习题随堂训练1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是()A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量解析：传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C对、选项D错．答案：ABC2．下面哪些技术涉及到传感器的应用()A．宾馆的自动门B．工厂、电站的静电除尘C．家用电饭煲的跳闸和保温D．声控开关解析：宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A对；家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器，故选项C对；声控开关采用了声电传感器，故选项D对．答案：ACD3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用解析：街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，控制了电路的通断．答案：B4.图10－3－6如图10－3－6所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大解析：当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C 项正确．答案：ABC5.图10－3－7逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图10－3－7中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J 为路灯总开关控制继电器，它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路)．(1)当天黑时，R G变________“非”门电路获得________电压，J得到________电压．(填“大”“小”或“高”“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调________(填“大”或“小”)一些．解析：(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J 得到高压，开始控制路灯工作．(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R调大，A 端输入电压较高，当天色较黑时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高压，开始控制路灯工作．答案：(1)大低高(2)大。

第3讲实验十一传感器的简单应用1．美国科学家Willard S．Boyle与George E．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )．A．发光二极管B．热敏电阻C．霍尔元件D．干电池解析发光二极管有单向导电性，A错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B、C对；干电池是电源，D错．答案BC2.如图1所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )．图1A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好答案BD2．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )．A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析电阻在电路中对直流电和交流电都有阻碍作用，将电能转换为热能，故D项错．答案 D4．如图2所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知( )．图2A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作解析电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件的一个极板，把导体层当做另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B正确，C错误；如果带了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误．答案AB5. 如图3所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是________，发生这一现象的主要原因是________(填字母代号)．图3A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化解析电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，根据闭合电路欧姆定律I＝ER＋r 可知，电流减小，小灯泡的实际功率减小，所以变暗．答案变暗 C6．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．图4(1)在图4(a)中画出实验电路图．(2)根据电路图，在图4(b)所示的实物图上连线．(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．解析图甲常温下待测热敏电阻的阻值(约4～5 Ω)较小，应该选用安培表外接法．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选用分压式．(1)实验电路如图甲所示．(2)根据电路图，连接实物图如图乙所示．图乙(3)完成接线后的主要实验步骤：①往保温杯里加一些热水，待温度稳定时读出温度计值；②调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；③重复①和②，测量不同温度下的数据；④绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线．答案见解析。