实验探究 热敏电阻的原理及应用 1 基础知识 2 典例剖析 4 创新实验 3 跟踪训练 第十章交变电流传感器 一 基础知识 1 基础知识 热敏电阻 多用电表 温度计 铁架台 烧杯 冷水 热水 导线等 实验目的 1 认识热敏电阻的特性 2 了解传感器在技术上的简单应用 实验器材 闭合电路的欧姆定律 用欧姆表进行测量和观察 实验原题 实验过程 一 研究热敏电阻的热敏特性 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 欧姆表每次换挡后都要重新调零 二 典例剖析 2 典例剖析 例1 一些材料的电阻随温度的升高而变化 如图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象 若用该电阻与电池 电动势E 1 5V 内阻不计 电流表 量程为5mA 内阻不计 电阻箱R 串联起来 连接成如图乙所示的电路 用该电阻做测温探头 把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度 就得到了一个简单的 金属电阻温度计 1 电流刻度较大处对应的温度刻度 选填 较大 或 较小 2 若电阻箱阻值R 150 当电流为5mA时对应的温度数值为 50 较小 转解析 解析 1 由题图甲可知 温度升高 电阻阻值增大 电路中电流减小 因此电流刻度较大处对应的温度刻度较小 2 电流为5mA时 电路总电阻为300 电阻箱阻值R 150 则R 150 由题图甲得对应的温度为50 答案 1 较小 2 50 转原题 备选 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT 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RT和两个适当的固定电阻R1 R2连成图1虚线框内所示的电路 以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT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 回答下列问题 图1 1 根据图1所示的电路 在图2所示的实物图上连线 图1 图2 实物连线如图所示 实物连线中的注意点 R1与RT并联 再与R2串联 滑动变阻器为限流接法 各电表的 极性 开关控制整个电路 2 为了验证RL与t之间近似为线性关系 在图3坐标纸上作RL t关系图线 绘图数据 第一步 描点 第二步 画线 图4 审题析疑 1 等效电阻RL的阻值可由欧姆定律求出 2 环境温度通过绘出的RL t关系图线找出 转解析 3 在某一温度下 电路中的电流表 电压表的示数如图4所示 电流表的读数为 电压表的读数为 此时等效电阻RL的阻值为 热敏电阻所处环境的温度约为 115mA 5 00V 43 5 64 0 图4 转原题 三 跟踪训练 3 跟踪训练 负温度系数热敏电阻随温度的降低 电阻增大 反之随温度的升高 其电阻减小 跟踪训练 利用负温度系数热敏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 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 如图甲所示 则25 的刻度应在20 的刻度的 填 左 或 右 侧 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 小 右 解析显隐 四 创新实验 4 创新实验 跟踪训练 如图示 一热敏电阻RT放在控温容器M内 A为毫安表 量程6mA 内阻为数十欧姆 E为直流电源 电动势约为3V 内阻很小 R为电阻箱 最大阻值为999 9 S为开关 已知RT在95 时的阻值为150 在20 时的阻值约为550 现要求在降温过程中测量在20 95 之间的多个温度下RT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 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RT的温度为95 c 将电阻箱调到适当的阻值 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RT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T1时热敏电阻的电阻值RT1 g 逐步降低T1的数值 直到20 为止 在每一温度下重复步骤e f 转解析 仍为I0 电阻箱的读数R1 R0 R1 150 电阻箱的读数R0 解析 1 电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大 因此电阻箱应与热敏电阻串联 2 本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时 外电路的总电阻相等 95 和RT时对应的电路的电阻相等 有150 R0 RT R1 即RT R0 R1 150 答案 1 实验原理电路图如图所示 2 d 电阻箱的读数R0e 仍为I0电阻箱的读数R1f R0 R1 150 转原题