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XX届高考物理实验传感器的简单应用复

习教案

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实验11传感器的简单应用

【考纲链接】

.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，只需要在接输入电压，在接输出电

压，然后分别把接到稳压电源，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，为光敏电阻，，为电阻箱，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，的阻值后，当外界光线很强时，

上的电阻相对比较小，A点的电压小于，y点输出高电位，

发光二极管两端的电势差很小，因此不能发光；当外界光线

变弱时，上的电阻显著增大，A点的电压也显著增大，当增

大到时，y点输出低电位，发光二极管两端有大约5V的电势

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，上的电阻减小，A点的电压也开始减小，当A点的电

压小于时，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：

.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6-2-4

2.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。

图6-2-5

3.电阻R1的阻值对电路的作用。电阻R1的阻值由约20

变为约42（见图），发光二极管由亮变不亮的转换电流（光

敏电阻处）由400变为300（见图6-2-6），也就是转换电阻

变大了，也就是在光线更暗的情况下灯才能亮。反推之，光

控开关用于路灯控制，要想在天更暗时路灯才会亮，应该把

R1的阻值调大些。

图6-2-6

4.由于集成电路允许通过的电流比较小，要用白炽灯泡

模拟路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路，如图

6-2-7，灯泡可用“6V0.06A”的，继电器可以使用微型继电

器，本实验的继电器的参数为：额定电压:6V，操作电压:4V，

释放电压:2V，线圈电阻:100ohms，接触电阻:0ohms，最大

电流:5A，最大电压:400V。为了防止继电器释放衔铁时线圈

中的自感电动势损坏集成电路，必须给它并联一只二极管，

以提供自感电流的通路。

图6-2-7

（1）

当光线较强时，光敏电阻的阻值较小，输入电压较低，

输出电压较高，继电器电流小，不能吸引衔铁，继电器开关

处断开状态，白炽灯泡不亮，如图6-2-7.

（2）当光线较弱时，光敏电阻的阻值较大，输入电压

较高，输出电压较低，继电器电流大，继电器动作，吸引衔

铁，继电器开关处接通状态，白炽灯泡亮，如图6-2-8.

图6-2-8

实验二、温度报警器

实验目的：了解温度报警器的原理，对自动控制进一步

理解。

仿真实验电路：见图6-2-9

图6-2-9

图6-2-9中，为热敏电阻