資源簡介

1．認識傳感器
1．了解傳感器，知道傳感器是把非電學量轉換成電學量的器件或裝置，知道傳感器在生產生活等實踐中有廣泛應用。
2．了解傳感器的基本組成部分和應用的一般模式。
3．知道傳感器在某些方面可以代替甚至超過人類對自然的感知，能夠改變人類的生產生活方式。
　神奇的傳感器及其種類
1．樓道燈自動開啟：這個開關會感知環境的明暗和聲音的強弱。只有環境的亮度低于某一數值，同時聲強高于某一數值時，聲控—光控開關才會接通，燈才會亮。
2．自動門：有的自動門裝有一種裝置，當人走近時，可以檢測出人體向外輻射的紅外線，從而發出使自動門開關啟動的命令。這種裝置就是紅外線傳感器。
3．便攜式酒精檢測儀：司機對著 “便攜式酒精檢測儀”呼氣，檢測儀就會顯示呼出氣體中的酒精濃度，這是因為檢測儀上裝有“乙醇傳感器”，它能感知乙醇的濃度。
4．傳感器：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等被測量，并能把它們按照一定的規律轉換為便于傳送和處理的可用信號輸出。通常轉換成的可用信號是電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。把非電學量轉換為電學量， 可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制。
5．傳感器的種類
(1)傳感器的種類：力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器。
(2)電化學反應原理：把無機或有機化學物質的成分、濃度等轉換為電信號。
(3)生物活性物質：利用生物活性物質的選擇性來識別和測定生物化學物質，如酶傳感器、微生物傳感器、 細胞傳感器等生物傳感器。
干簧管是玻璃管內封入的兩個軟磁性材料制成的簧片。將干簧管接入圖中電路。
問題1　當磁鐵靠近干簧管時，會發生什么現象，為什么？
提示：燈泡會亮，因為當磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通。
問題2　干簧管的作用是什么？
提示：干簧管起到開關的作用，是一種能夠感知磁場的傳感器。
1．傳感器的核心元件
(1)敏感元件：相當于人的感覺器官，直接感受被測量，并將其變換成與被測量成一定關系的易于測量的物理量，如溫度、位移等。
(2)轉換元件：也稱為傳感元件，通常不直接感受被測量，而是將敏感元件輸出的物理量轉換成電學量輸出。
(3)轉換電路：是將轉換元件輸出的電學量轉換成易于測量的電學量，如電壓、電流等。
2．傳感器的工作原理
傳感器感受的通常是非電學量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號是非常微弱的，通常要經過放大后再輸送給控制系統產生各種控制動作。傳感器的工作原理如下所示：
3．分類
工作原理 舉例
物理傳感器 利用物質的物理性質和物理效應感知并檢測出待測對象信息 壓力傳感器、溫度傳感器、光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器等
化學傳感器 利用化學反應識別和檢測信息 氣敏傳感器、濕敏傳感器等
生物傳感器 利用生物化學反應識別和檢測信息 酶傳感器、組織傳感器、細胞傳感器等
【典例1】　全面了解汽車的運行狀態(速度、水箱溫度、油量)是確保汽車安全行駛和駕駛員安全的舉措之一，為模仿汽車油表原理，某同學自制一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置。如圖所示，其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端。該同學在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出)，通過觀察電壓表示數，可以了解油量情況，你認為電壓表應該接在圖中的________兩點之間，按照你的接法請回答：當油箱中油量減少時，電壓表的示數將________(選填“增大”或“減小”)。
[解析]　由題圖可知當油箱內液面高度變化時，R的金屬滑片將會移動，從而引起R兩端電壓的變化，且當R′ R時，UR＝IR可視為UR與R成正比，所以電壓表應接在b、c兩點之間；當油量減少時，電壓表示數將增大。
[答案]　b、c　增大
　傳感器問題的分析思路
不同類型的傳感器，其工作原理一般不同，但所有的傳感器都是把非電學量的變化轉換為電學量的變化。因此我們可以根據電學量的變化來推測相關量的變化。
[跟進訓練]
1．下列關于物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器的說法，正確的是(　　)
A．物理傳感器利用材料的某種物理性質工作，因而只能用于機械加工行業而不能用于化工領域
B．化學傳感器是利用某種化學反應來工作的，因而只能輸出某種化學物質而不能輸出電學量
C．生物傳感器的適用范圍廣，可在任意溫度下工作
D．生物傳感器由于含有生命物質，因而對使用傳感器的環境有一定要求
D　[物理傳感器在化工領域也可以使用，如溫度傳感器等，故A錯誤；化學傳感器一般也是輸出電學量，如離子傳感器等，故B錯誤；生物傳感器能夠使用的前提是傳感器中的生命物質保持生物活性，故C錯誤，D正確。]
2．(2022·福州高二檢測)某電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板。對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動，在P向左運動的過程中(　　)
A．P、Q構成的電容器的電容增大
B．P上電荷量保持不變
C．M點的電勢比N點的低
D．M點的電勢比N點的高
D　[當P向左運動時，據平行板電容器公式C＝知d增加，則C變小，A錯誤；穩定后電容器兩極板間的電壓不變，則據Q＝CU知C減少，U不變，則Q減少，B錯誤；電容器兩極板的電荷量減少，產生放電電流，方向從M→N，因此M點的電勢比N點的電勢高，D正確，C錯誤。]
　傳感器的組成與應用模式
1．敏感元件：是指能直接感受或響應外界被測非電學量的部分。
2．轉換元件：是指能將敏感元件輸出的信號直接轉換成電信號的部分。它們分別完成檢測和轉換兩個基本功能。
　傳感器的基本部分一般由敏感元件和轉換元件組成。
3．傳感器應用的一般模式
如圖是應變片的原理及力學傳感器的應用的圖片。
問題1　電子秤的敏感元件是什么？
提示：電阻應變片。
問題2　電阻應變片是怎樣把非電學量轉化為電學量的？
提示：當電阻應變片長度和橫截面積發生變化時，由電阻定律可知電阻發生變化。
1．分析思路
物理傳感器是將所感受的物理量(如力、熱、光等)轉換為便于測量的電學量的器件。我們可以把傳感器的應用過程分為三個步驟：
(1)信息采集。
(2)信息加工、放大、傳輸。
(3)利用所獲得的信息執行某種操作。
2．分析傳感器問題要注意四點
(1)感受量分析
要明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等。
(2)敏感元件分析
明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號及輸出信號，以及輸入信號與輸出信號間的變化規律。
(3)電路結構分析
認真分析傳感器所在的電路結構，在熟悉常用電子元件工作特點基礎上，分析電路輸出信號與輸入信號間的規律。
(4)執行機構工作分析
傳感器的應用，不僅包含非電學量如何向電學量轉化的過程，還包含根據所獲得的信息控制執行機構進行工作的過程。
【典例2】　酒精測試儀利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器，其電阻r的倒數與酒精氣體的濃度c成正比。如圖所示的電路接在恒壓電源上，R和R0為定值電阻，則電壓表的示數U與酒精氣體濃度c的對應關系為(　　)
A．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比
B．U越大，表示c越大，而且c與U成正比
C．U越大，表示c越小，但是c與U不成反比
D．U越大，表示c越小，而且c與U成反比
A　[由題圖知，酒精氣體傳感器和定值電阻串聯在電路中，電壓表測R0兩端的電壓。根據酒精氣體傳感器的電阻的倒數與酒精氣體的濃度成正比，得＝kc(k是比例系數)①，根據歐姆定律得②，由①②式整理得U＝，由數學知識知，U越大，c越大，但c與U不成正比，故A正確。]
[跟進訓練]
3．(多選)為了保證行車安全和乘客身體健康，動車上裝有煙霧報警裝置，其原理如圖所示。M為煙霧傳感器，其阻值RM隨著煙霧濃度的改變而變化，電阻R為可變電阻。車廂內有人抽煙時，煙霧濃度增大，導致S兩端的電壓增大，裝置發出警報。下列說法正確的是(　　)
A．RM隨煙霧濃度的增大而增大
B．RM隨煙霧濃度的增大而減小
C．若要提高報警靈敏度可增大R
D．若要提高報警靈敏度可減小R
BC　[S兩端電壓U增大，故傳感器兩端電壓一定減小；當有煙霧，使傳感器電阻變化，即RM變小，則有RM隨著煙霧濃度的增大而減小，故A錯誤，B正確。R越大，M與R并聯的電阻R并越接近RM，U增大越明顯，導致S上電壓變化越明顯，故C正確，D錯誤。]
1．下列說法正確的是(　　)
A．傳感器將感受到的非電學量轉換為電學量，或轉換為電路的通斷
B．傳感器將感受到的電學量轉換為非電學量
C．傳感器只能將感受到的非電學量轉換為電路的通斷
D．以上說法都不對
A　[傳感器作為一種將其他形式的信號與電信號之間的轉換裝置，能將非電學量按一定規律轉換成電學量或者是電路的通斷，故A正確，B、C、D錯誤。]
2．有一些星級賓館的洗手間裝有自動干手機，洗手后將濕手靠近，機內的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機內噴出，將濕手烘干，手靠近自動干手機能使傳感器工作，是因為改變了(　　)
A．濕度　　 B．溫度
C．磁場 D．電容
D　[根據自動干手機工作的特征，手靠近干手機時電熱器工作，手撤離后電熱器停止工作，人是一種導體，可以與其他導體構成電容器。手靠近時相當于連接一個電容器，可以確定干手機內設有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容大小，故D正確；用濕度和溫度來驅動電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機是由于溫度、濕度的變化而工作，它就成了室內烘干機，故A、B、C錯誤。]
3．如圖所示，商店里使用的電子計價秤可將貨物的質量、單價和金額清楚地顯示在面板上，既方便了工作人員，又方便了顧客。電子計價秤使用的傳感器是(　　)
A．紅外線傳感器
B．壓力傳感器
C．超聲波傳感器
D．溫度傳感器
B　[傳感器將溫度、力、光、聲音等非電學量轉換為電學量，此處電子計價秤使用的傳感器是壓力傳感器，將力學量轉換成電學量，故B正確，A、C、D錯誤。]
4．(多選)如圖是一種測定壓力的電容式傳感器。當待測壓力F作用于可動膜片電極上時，可使膜片產生形變，引起電容的變化。如果將這個電容式傳感器、電流計和電源串接成閉合電路，那么(　　)
A．當F向上壓膜片電極時，電容將變小
B．當F向上壓膜片電極時，電容將變大
C．若電流計示數有變化，則表明壓力F發生變化
D．若電流計示數有變化，則表明壓力F不發生變化
BC　[當F向上壓膜片電極時，距離d變小，則根據C＝，可知電容變大，A錯誤，B正確；若電流計示數有變化，則可能是電容器充電或放電，即電容發生了變化，表明壓力F發生了變化，故C正確，D錯誤。]
回歸本節知識，自我完成以下問題：
(1)傳感器由哪幾部分組成？
提示：敏感元件、轉換元件、轉換電路。
(2)常見物理傳感器有哪些？
提示：力傳感器、磁傳感器、聲傳感器。
機器人傳感器
傳感器在機器人身上應用很多。根據檢測對象的不同可分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器：用來檢測機器人本身狀態(如手臂間角度)的傳感器。多為檢測位置和角度的傳感器。外部傳感器：用來檢測機器人所處環境(如是什么物體，離物體的距離有多遠等)及狀況(如抓取的物體是否滑落)的傳感器。具體有物體識別傳感器、物體探傷傳感器、接近覺傳感器、距離傳感器、力覺傳感器、聽覺傳感器等。
為了檢測作業對象及環境或機器人與它們的關系，在機器人上安裝了觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、接近覺傳感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器，大大改善了機器人工作狀況，使其能夠更充分地完成復雜的工作。由于外部傳感器為集多種學科于一身的產品，有些方面還在探索之中，隨著外部傳感器的進一步完善，機器人的功能越來越強大，將在許多領域為人類做出更大貢獻。
隨著機器人技術的發展與進步，機器人變得越來越“聰明”，它們是否有一天會完全取代人類的工作？人類的前途是否堪憂？實際上，科技本身并沒有好壞之分，是人類決定了如何去使用它。面對科技進步，人類應該衡量和思考，該如何運用這些技術才會對社會更有益，使世界變得更加美好。
　要讓機器人判斷出是否有光，亮度多少，需要什么傳感器？
提示：光敏管、光電斷續器。2．常見傳感器的工作原理及應用
1．知道傳感器就是把非電學量轉換為電學量的器件或裝置，其主要元件是敏感元件。
2．了解光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻和電阻應變片等材料的物理特性，知道利用其特性可以制作傳感器的敏感元件。
3．利用電容器的結構改變影響電容的性質，設計電容式位移傳感器。
　光敏電阻、金屬熱電阻和熱敏電阻
1．光敏電阻
(1)特點：光照越強，電阻越小。
(2)原因：光敏電阻的構成物質為半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性變好。
(3)作用：把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。
　光敏電阻阻值隨光照強度變化而變化是因為光敏電阻是半導體，光照引起載流子數變化。
2．金屬熱電阻
有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖甲所示為某金屬導線電阻的阻值隨溫度變化的曲線。
3．熱敏電阻
熱敏電阻由半導體材料制成，其電阻隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖乙所示為某一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性曲線。
　熱敏電阻是由半導體材料制成的，其電阻值變化比較明顯。在工作溫度范圍內，電阻值隨溫度上升而增大的是正溫度系數(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負溫度系數(NTC)熱敏電阻器。
某興趣小組為了研究電子溫控裝置，將熱敏電阻R1、定值電阻R2以及電壓表和電流表連入如圖所示的電路中，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。
問題1　閉合開關S后，溫度升高時，電流表的示數如何變化？
提示：溫度升高時，熱敏電阻的阻值變小，干路的電流變大，所以電流表的示數變大。
問題2　閉合開關S后，溫度降低時，電壓表的示數如何變化？
提示：溫度降低，熱敏電阻的阻值變大，干路中的電流變小，R2兩端的電壓變小，故電壓表的示數變小。
1．電阻式傳感器性能比較
熱敏電阻 金屬熱電阻 光敏電阻 電阻應變片
特點 正溫度系數的熱敏電阻，隨溫度升高阻值變大；負溫度系數的熱敏電阻，隨溫度升高阻值減小 電阻率隨溫度的升高而增大 在強光下電阻小，在弱光下電阻大 受到拉力時，電阻變大；受到壓力時，電阻變小
敏感材料 半導體 金屬 把硫化鎘涂敷在絕緣板上，其表面鍍銀 金屬材料
優點 靈敏度好 測溫范圍大 靈敏度好 靈敏度好
原理 溫度影響電阻率 無光照時，載流子極少，導電性能差；隨著光照的增強，載流子增多，導電性變好 R＝ρ
應用 空調機 電飯煲 照相機 電子秤
2．熱敏電阻和金屬熱電阻隨溫度變化的特點
(1)熱敏電阻：用半導體材料制成，電阻值隨溫度變化發生明顯變化的電阻。如圖①所示為某熱敏電阻阻值隨溫度變化的特性曲線。
(2)金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，如圖②所示，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器。
　熱敏電阻
【典例1】　如圖所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數的熱敏電阻(負溫度系數熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻)，L為小燈泡，當溫度降低時(　　)
A．R1兩端的電壓增大
B．電流表的示數增大
C．小燈泡的亮度變強
D．小燈泡的亮度變弱
C　[R2與燈泡L并聯后再與R1串聯，與電源構成閉合電路，當溫度降低時，熱敏電阻R2電阻值增大，外電路電阻增大，電流表讀數減小，R1兩端的電壓減小，燈泡L兩端的電壓增大，燈泡的亮度變強，故C正確。]
　傳感器問題中的電路動態分析的四點注意
(1)如果涉及光敏電阻，必須明確光照情況怎樣變化，從而判斷出其阻值的變化。
(2)如果涉及熱敏電阻，必須明確是正溫度系數還是負溫度系數的熱敏電阻及溫度變化情況，從而判斷其阻值的變化。
(3)如果是其他元件引起的電路變化可具體問題具體分析。
(4)結合電路結構特點及局部阻值的變化，根據閉合電路的歐姆定律等規律分析有關物理量的變化。
　光敏電阻
【典例2】　(多選)如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當入射光強度增大時(　　)
A．電壓表的示數增大
B．R2中電流減小
C．小燈泡的功率增大
D．電路的路端電壓增大
ABC　[當入射光強度增大時，R3阻值減小，外電路總電阻隨R3的減小而減小，由閉合電路歐姆定律知，干路電流增大，R1兩端電壓增大，電壓表的示數增大，同時內電壓增大，故電路的路端電壓減小，A正確，D錯誤；因路端電壓減小，且R1兩端電壓增大，故R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，B正確；因干路電流增大，且R2中電流減小，知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C正確。]
[跟進訓練]
1．(2022·山東煙臺二中高二階段練習)有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點后，觀察歐姆表的示數，下列說法正確的是(　　)
A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是光敏電阻
B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數不變化，這只元件一定是定值電阻
C．用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是光敏電阻
D．用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數相同，這只元件一定是定值電阻
C　[定值電阻阻值不隨溫度以及光照強度的變化而變化，熱敏電阻阻值隨溫度的變化而變化；光敏電阻阻值隨光照強度的變化而變化，置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是熱敏電阻，選項A錯誤；置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數不變化，這只元件可能是定值電阻，也可能是光敏電阻，選項B錯誤；用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是光敏電阻，選項C正確；用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數相同，這只元件可能是定值電阻，也可能是熱敏電阻，D錯誤。]
　力傳感器的應用——電子秤
1．組成及敏感元件：由金屬梁和電阻應變片組成，敏感元件是電阻應變片。
2．工作原理

3．作用：電阻應變片將物體形變這個力學量轉換為電阻這個電學量。
　力傳感器不僅可以測量壓力，也可以測量拉力。
如圖所示是一個應變式力傳感器，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各貼一個應變片。
問題　結合力傳感器的特點，敘述它的工作原理。
提示：在梁的自由端施加力F，則梁發生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應變片的電阻變大，下表面應變片的電阻變小。力F越大，彎曲形變越大，應變片的電阻變化就越大。如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應變片兩端的電壓變大，下表面應變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。力F越大，輸出的電壓差值也就越大。
力傳感器的應用——電子秤工作原理
1．壓力(兩個應變片的形變)引起電阻變化。如圖所示，金屬梁右端固定，上下表面各貼一個應變片，金屬梁自由端受力F時，金屬梁發生彎曲，上表面應變片拉伸，阻值變大，下表面應變片壓縮，阻值變小。
2．兩個應變片的電壓差發生變化，力F越大，電壓差就越大。如果讓應變片中通過的電流保持恒定，則上表面應變片兩端電壓變大，下表面應變片兩端電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出，力F越大，輸出的電壓差值也就越大，這樣就把壓力的大小轉換為電壓的大小。
【典例3】　有一種測量人體重力的電子秤，其原理圖如圖中的虛線所示，它主要由三部分構成：踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R(一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(其實質是電流表)。其中AO∶BO＝5∶1。已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關系如下表所示。
壓力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
電阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
設踏板的杠桿組件的質量不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.68 V，則：
(1)利用表中數據歸納出電阻R隨壓力F變化的函數關系式。
(2)該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表刻度盤多少毫安處？
(3)如果某人站在踏板上，電流表刻度盤示數為20 mA，這個人的重力是多少？
[解析]　(1)由表中數據可歸納得出：R＝300－0.6F(Ω)。
(2)依題意可知，電子秤空載時壓力傳感器受到的壓力為零，電阻R1＝300 Ω，電路中的電流I1＝ A＝15.6 mA，所以該秤零刻度線應標在電流表刻度盤的15.6 mA處。
(3)當電流表刻度盤的讀數為I2＝20 mA時，壓力傳感器的電阻R2＝ Ω＝234 Ω，由R＝300－0.6F(Ω)，解得F2＝110 N。
再由F2·AO＝G·BO，可得G＝550 N。
[答案]　(1)R＝300－0.6F(Ω)　(2)15.6 mA　(3)550 N
[跟進訓練]
2．(多選)下列關于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的是(　　)
A．應變片都是由半導體材料制成的
B．當應變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之變小
C．傳感器輸出的是應變片上的電壓
D．外力越大，輸出的電壓差值也越大
BD　[常見的電阻應變片有金屬電阻應變片和半導體電阻應變片，故A錯誤；當應變片拉伸時，其電阻變大，反之變小，故B正確；傳感器輸出的是上、下兩應變片上的電壓差值，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值越大，故C錯誤，D正確。]
　電容式傳感器
1．電容器的電容決定于極板間的正對面積S、極板間距d、極板間的電介質這幾個因素。如果某個物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的變化引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，通過電容的變化就可以確定上述物理量的變化，這種電容器稱為電容式傳感器。
2．常見電容式傳感器
名稱 傳感器 原理
測定角度θ的電容式傳感器 當動片與定片之間的角度θ發生變化時，引起極板正對面積S的變化，使電容C發生變化，知道C的變化，就可以知道θ的變化情況
測定液面高度h的電容式傳感器 在導電芯的外面涂上一層絕緣物質，放入導電液體中，導電芯和導電液體構成電容器的兩個極，導電芯外面的絕緣物質就是電介質，液面高度h發生變化時，引起正對面積發生變化，使電容C發生變化，知道C的變化，就可以知道h的變化情況
測定壓力F的電容式傳感器 待測壓力F作用于可動膜片電極上的時候，膜片發生形變，使極板間距離d發生變化，引起電容C的變化，知道C的變化，就可以知道F的變化情況
測定位移x的電容式傳感器 隨著電介質進入極板間的長度發生變化，電容C發生變化，知道C的變化，就可以知道x的變化情況
【典例4】　如圖所示為測定壓力的電容式傳感器，將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間)和電源串聯成閉合回路，當壓力F作用于可動膜片電極上時，膜片發生形變，引起電容的變化，導致靈敏電流表指針偏轉，在對膜片開始施加壓力使膜片電極從圖中的虛線推到圖中實線位置并保持固定的過程中，靈敏電流表指針偏轉情況為(電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏)(　　)
A．向右偏到某一刻度后回到零刻度
B．向左偏到某一刻度后回到零刻度
C．向右偏到某一刻度后不動
D．向左偏到某一刻度后不動
思路點撥：根據電容的公式C＝和C＝，按以下思路進行分析。
A　[壓力F作用時，極板間距d變小，由C＝，電容器電容C變大，又根據Q＝CU，極板所帶電荷量變大，所以電容器應充電，靈敏電流計中產生由正接線柱流入的電流，所以指針將右偏。F不變時，極板保持固定后，充電結束，指針回到零刻度，故A正確。]
　電容式傳感器是一種多功能傳感器，可把壓力、轉角、位移、壓強、聲音等非電學量轉換為電容這一電學量，分析原理時，關鍵要搞清是哪個非電學量轉換為電容，然后結合電容的決定式來分析。
[跟進訓練]
3．傳感器是將能感受的物理量(如力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)的一類元件，在自動控制中有相當廣泛的應用，如圖所示的裝置是一種測定液面高度的電容式傳感器。金屬芯線與導電液體構成一個電容器，從電容C大小的變化情況就能反映出液面高度h的高低情況，則兩者的關系是(　　)
①C增大表示h增大　②C增大表示h減小　③C減小表示h減小　④C減小表示h增大
A．只有①正確　　　　 B．只有①③正確
C．只有②正確 D．只有②④正確
B　[液面高度的變化，相當于電容器極板正對面積的變化。當h增大時，相當于正對面積增大，則電容應增大，當h減小時，相當于正對面積減小，電容C應減小，B正確。]
1．有一電學元件，溫度升高時其電阻減小，這種元件可能是(　　)
A．金屬導體 B．光敏電阻
C．熱敏電阻 D．電阻應變片
C　[金屬導體電阻值一般隨溫度升高而增大，光敏電阻電阻值是隨光照強度的增大而減小，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大或隨溫度的升高而減小，電阻應變片的阻值隨機械形變而發生變化，C正確，A、B、D錯誤。]
2．關于光敏電阻和熱敏電阻，下列說法正確的是(　　)
A．光敏電阻是用半導體材料制成的，其阻值隨光照增強而減小，隨光照的減弱而增大
B．光敏電阻是能把光照強度這個光學量轉換為電流這個電學量的傳感器
C．熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對溫度感知很靈敏
D．熱敏電阻是把熱量這個熱學量轉換為電阻這個電學量的傳感器
A　[光敏電阻是把光強轉換為電阻的元件，熱敏電阻是把溫度轉換為電阻的元件，故B、D錯誤；熱敏電阻和光敏電阻都是半導體材料制成的，半導體具有光敏性和熱敏性，金屬鉑與熱敏電阻的阻值隨溫度的變化趨勢相反，故C錯誤，A正確。]
3．如圖所示，電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內形成一個低電壓交流電場。在觸摸屏幕時，由于人體是導體，手指與內部導體層間會形成一個特殊電容(耦合電容)，四邊電極發出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。由以上信息可知(　　)
A．電容式觸摸屏的兩極板分別是導體層和手指
B．當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容不變
C．當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小
D．如果用戴了手套的手觸摸屏幕，照樣能引起觸摸屏動作
A　[電容觸摸屏在原理上把人體當作一個電容器元件的一個極板，把導體層當作另一個極板，故A正確；手指與屏的接觸面積越大，即兩個極板的正對面積越大，故電容越大，B、C錯誤；如果戴了手套或手持不導電的物體觸摸時沒有反應，這是因為手與導體層距離較大，不能引起導體層電場的變化，D錯誤。]
4．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學設計了利用壓敏電阻判斷升降機運動狀態的裝置，其工作原理如圖所示。將壓敏電阻固定在升降機底板上，其上放置一個物塊，在升降機運動過程的某一段時間內，發現電流表的示數I不變，且I大于升降機靜止時電流表的示數I0，在這段時間內(　　)
A．升降機可能勻速上升
B．升降機一定勻減速上升
C．升降機一定處于失重狀態
D．通過壓敏電阻的電流一定比升降機靜止時大
C　[I＞I0，說明R兩端分壓變大，電源內阻分壓變小，總電流變小，總電阻變大，則壓敏電阻的阻值變大了，其所受壓力減小，物塊所受支持力小于重力，處于失重狀態，可能加速下降或減速上升，A、B錯誤，C正確；由于總電流變小，電流表示數變大，則通過壓敏電阻的電流比升降機靜止時小，D錯誤。]
回歸本節知識，自我完成以下問題：
(1)光敏電阻把什么量轉化為電阻？熱敏電阻把什么量轉化為電阻？電阻應變片把什么量轉化為電阻？
提示：光照強度。溫度。形變。
(2)電容式位移傳感器輸入是什么？輸出的是什么？
提示：位移。電容。3．利用傳感器制作簡單的自動控制裝置
1．會利用干簧管制作簡單的自動控制裝置，如門窗防盜報警裝置。
2．會利用光敏電阻制作簡單的自動控制裝置，如光控開關。
3．通過制作自動控制裝置，初步養成針對學習和生活中的問題，設計方案、動手實踐的意識和習慣。
實驗1　門窗防盜報警裝置
一、實驗原理與方法
如圖所示，閉合電路開關S，系統處于防盜狀態。當門窗緊閉時，磁體M靠近干簧管SA，干簧管兩個簧片被磁化相吸而接通繼電器線圈K，使繼電器工作。繼電器的動觸點c與常開觸點a接通，發光二極管LED發光，顯示電路處于正常工作狀態。當門窗開啟時，磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電。繼電器的動觸點c與常閉觸點b接通，蜂鳴器H發聲報警。干簧管在電路中起傳感器和控制開關的作用，繼電器則相當于一個自動的雙向開關。
二、實驗器材
干簧管、繼電器、發光二極管、蜂鳴器、電源、導線若干、開關、電阻。
三、實驗步驟
1．連接電路前，要先判斷一下干簧管是否可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管，觀察簧片能否正常動作。
2．確定各元件可以正常工作后，按照電路圖連接電路。
3．接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實驗現象。
【典例1】　現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時，系統報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干。
在室溫下對系統進行調節，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω。
(1)在圖中完成待調節的報警系統電路原理圖的連線。
(2)電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步驟調節此報警系統：
①電路接通前，需將電阻箱調到一固定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________
____________________________________________________________________。
②將開關向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至_______________________________________________________________。
(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用。
[解析]　(1)熱敏電阻工作溫度達到60 ℃時，報警器報警，故需通過調節電阻箱使其電阻為60 ℃時的熱敏電阻的阻值，即調節阻值為650.0 Ω，使報警器能正常報警，電路圖如圖所示。
(2)U＝18 V，通過報警器的電流10 mA≤I≤20 mA，故電路中總電阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑動變阻器選R2。
(3)熱敏電阻阻值為650.0 Ω時，報警器開始報警，模擬熱敏電阻的電阻箱的阻值也應為650.0 Ω，實驗調試時，將開關置于c端，緩慢調節滑動變阻器，直到報警器開始報警。為防止通過報警器電流過大，造成報警器燒壞，應使滑動變阻器的滑片置于b端。
[答案]　(1)見解析圖　(2)R2　(3)①650.0　b　接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞　②c　報警器開始報警
[跟進訓練]
1．把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開關(干簧管和繞在干簧管外的線圈組成)、電源連成電路，如甲圖所示，制成光電報警裝置，設計要求：當有光照時，蜂鳴器發聲，當沒有光照或者光照很弱時，蜂鳴器不發聲，電路已經連接一部分，請將電路連接完整。
[解析]　電池、光敏電阻與開關及干簧管繼電器開關的外面線圈兩個接線端構成一個回路；而另一組電池、蜂鳴器與干簧管繼電器開關里面的兩個接線端構成另一個回路。當有光照時，光敏電阻變小，使得干簧管繼電器開關存在磁場，導致開關接通，最終使得蜂鳴器發聲；若沒有光照或者光照很弱時，光敏電阻阻值變大，干簧管外的線圈產生的磁場較弱，干簧管開關自動斷開。連接如圖所示。
[答案]　見解析圖
實驗2　光控開關
一、實驗原理與方法
當環境光比較強時，光敏電阻RG的阻值很小，三極管不導通，發光二極管或繼電器所在的回路相當于斷路，即發光二極管不工作；繼電器處于常開狀態，小燈泡L不亮。 當環境光比較弱時，光敏電阻RG的阻值變大，三極管導通，且獲得足夠的基極電流，產生較大的集電極電流， 點亮發光二極管或驅動繼電器吸合而點亮小燈泡L。
　
二、實驗器材
發光二極管、三極管、可變電阻R1、電阻R2、光敏電阻、集成電路實驗板、直流電源、導線若干、黑紙。
三、實驗步驟
1．按照圖甲或乙所示連接電路，檢查無誤后，接通電源。
2．讓光敏電阻RG受到白天較強的自然光照射，調節電阻R1使發光二極管LED或小燈泡L剛好不發光。
3．遮擋RG，當光照減弱到某種程度時，就會看到發光二極管LED或小燈泡L發光。
4．讓光照加強，當光照強到某種程度時，則發光二極管LED或小燈泡L熄滅。
四、注意事項
1．安裝前，對實驗器材進行測試，確保各元件性能良好后，再進行安裝。
2．光控開關實驗中，二極管連入電路的極性不能反接。
3．如果實驗現象不明顯，可用手電筒加強光照，或遮蓋光敏電阻，再進行觀察。
【典例2】　(2022·淄博高二檢測)為了節能和環保，一些公共場所用光控開關控制照明系統，光控開關可用光敏電阻控制，如圖甲所示是某光敏電阻阻值隨光照強度變化的曲線，照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為：勒克斯(lx)。
(1)如圖乙所示，電源電動勢為3 V，內阻不計，當控制開關兩端電壓上升至2 V時控制開關自動啟動照明系統。要求當天色漸暗照度降至1.0 lx時控制開關接通照明系統，則R1＝________kΩ。
(2)某同學為了測量光敏電阻在不同照度下的阻值，設計了如圖戊所示的電路進行測量，電源(E＝3 V，內阻未知)，電阻箱(0～99 999 Ω)。實驗時將電阻箱阻值置于最大，閉合S1，將S2與1相連，減小電阻箱阻值，使靈敏電流計的示數為I，圖丙為實驗時電阻箱的阻值，其讀數為________kΩ；然后將S2與2相連，調節電阻箱的阻值如圖丁所示，此時靈敏電流計的示數恰好為I，則光敏電阻的阻值R0＝____________kΩ(結果保留三位有效數字)。
[解析]　(1)電阻R1和R0串聯，，當照度為1.0 lx時，電阻R0＝20 kΩ，則R1＝10 kΩ。
(2)由題圖可知，圖丙的電阻為R2＝62.5 kΩ，圖丁的電阻R2′＝22.5 kΩ，本題采用等效替代法測電阻，前后兩次電路中的電流相等，則電路中的電阻相等，則有R2＝R0＋R2′，所以R0＝40.0 kΩ。
[答案]　(1)10　(2)62.5　40.0
[跟進訓練]
2．如圖所示裝置為一監測鍋爐內的壓力大小的報警器，當壓力小于某個安全值時，綠燈亮；當壓力超過安全值時，紅燈亮，電鈴響，進行報警。試說明其工作原理。
[解析]　正常工作時，鍋爐內壓力(壓強)小于某個安全值，此時金屬片與觸點1、2分離，即1、2間斷開，銜鐵P不動，使3、4兩點接通，綠燈亮。當鍋爐內的壓力(壓強)超過某個安全值，鍋爐內活塞會推動金屬片使1、2接通，電磁鐵通電而把銜鐵P吸下來，從而使3、5兩點接通，紅燈亮，電鈴響，從而起到報警作用。
[答案]　見解析
1．如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 Ω。當線圈的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝9.0 V，內阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。則：
(1)應該把恒溫箱內的加熱器接在________(選填“A、B端”或“C、D端”)。
(2)如果要使恒溫箱內的溫度保持在50 ℃，可變電阻R′的阻值應調節為________Ω。
[解析]　(1)當溫度較低時，熱敏電阻R較大，線圈中的電流較小，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態，恒溫箱內溫度升高，故恒溫箱內的加熱器應該接在A、B端。
(2)要使恒溫箱內的溫度保持在50 ℃，即50 ℃時線圈內的電流為I＝20 mA。由閉合電路歐姆定律得I＝，式中r為繼電器的電阻，解得R＋R′＋r＝450 Ω。由題圖甲可知，50 ℃時熱敏電阻的阻值為90 Ω，所以R′＝450 Ω－R－r＝260 Ω。
[答案]　(1)A、B端　(2)260
2．目前有些居民區內樓道燈的控制，使用的是一種延時開關。該延時開關的簡化原理如圖所示。圖中D是紅色發光二極管(只要有很小的電流通過就能使其發出紅色亮光)，R為限流電阻，K為按鈕式開關，虛線框內S表示延時開關電路，當按下K接通電路瞬間，延時開關觸發，相當于S閉合，這時釋放K后，延時開關S約在1 min后斷開，電燈熄滅。根據上述信息和原理圖，我們可推斷：按鈕開關K按下前，發光二極管是________(選填“發光的”或“熄滅的”)，按鈕開關K按下再釋放后，電燈L發光持續時間約________min。這一過程中發光二極管是________。限流電阻R的阻值和燈絲電阻RL相比，應滿足R________RL的條件。
[解析]　開關K按下前，S為斷開，有電流經過發光二極管，故發光二極管是發光的。 當按下開關K后，延時開關S閉合，二極管和R被短路，二極管不發光，由于延時開關S約1 min后斷開，故電燈L能持續發光1 min，由于R為限流電阻，且二極管只要有很小的電流通過就能發光，故應滿足R RL。
[答案]　發光的　1　熄滅的　
3．某同學通過實驗制作一簡易溫控開關，實驗原理圖如圖所示，當繼電器電流超過10 mA時，銜鐵吸合，加熱器停止加熱，實現溫控。繼電器的電阻約為20 Ω，熱敏電阻與溫度t的關系如下表所示。
t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.7
(1)提供的實驗器材有：
電源E1(3 V，內阻不計)
電源E2(6 V，內阻不計)
滑動變阻器R1(0～20 Ω，內阻不計)
滑動變阻器R2(0～260 Ω，內阻不計)
熱敏電阻Rt
電阻箱(0～999.9 Ω)
開關S，導線若干
為使該裝置實驗對30～80 ℃之間任意溫度的控制，電源應選________(選填“E1”或“E2”)；滑動變阻器選______(選填“R1”或“R2”)。
(2)欲使熱敏電阻為40 ℃時銜鐵吸合，下列操作步驟正確的順序是________。
①將熱敏電阻接入電路
②觀察到繼電器的銜鐵被吸合
③斷開開關，將電阻箱從電路中移除
④合上開關，調節滑動變阻器的阻值
⑤斷開開關，用變阻箱替換熱敏電阻，將變阻箱電阻調至145.4 Ω
A．⑤④②③①　　　　　 B．③⑤④②①
C．①④⑤②③ D．④⑤②③①
[解析]　(1)為使該裝置實驗對30～80 ℃之間任意溫度的控制，滑動變阻器的最大阻值必定大于熱敏電阻的電阻變化，故R＞150 Ω，那么，滑動變阻器應選用R2；又有繼電器電阻r＝20 Ω，電路中的電流I＝，要使電路能實現任意溫度的控制，那么，當熱敏電阻最大時0.01 A＜I≤，故E＞220 Ω×0.01 A＝2.2 V，故選擇電源電動勢與2.2 V較接近的，故選用電源E1。
(2)欲使熱敏電阻為40 ℃時銜鐵吸合，先將熱敏電阻用與熱敏電阻40 ℃時電阻的等值電阻箱替換，然后調節滑動變阻器使銜鐵吸合，然后斷開電路，換回熱敏電阻即可，故操作步驟順序為⑤④②③①，故A正確。
[答案]　(1)E1　R2　(2)A
4．如圖甲所示是大型機械廠里用來稱重的電子吊秤，其中實現稱重的關鍵元件是拉力傳感器。其工作原理是：掛鉤上掛上重物，傳感器中拉力敏感電阻絲在拉力作用下發生形變，拉力敏感電阻絲的電阻也隨著發生變化，再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號(電壓或電流)，從而完成將所稱物體重量變換為電信號的過程。
(1)簡述拉力敏感電阻絲的阻值隨拉力變化的原因__________________________
_____________________________________________________________________。
(2)小明找到一根拉力敏感電阻絲RL，其阻值隨拉力變化的圖像如圖乙所示，再按圖丙所示電路制作了一個簡易“吊秤”。電路中電源電動勢E約15 V，內阻約2 Ω；靈敏毫安表量程為10 mA，內阻約5 Ω；R是電阻箱，最大阻值是9 999 Ω；RL接在A、B兩接線柱上，通過光滑絕緣滑環可將重物吊起，接通電路完成下列操作。
a．滑環下不吊重物時，調節電阻箱，當電流表為某一合適示數I時，讀出電阻箱的讀數R1；
b．滑環下吊上待測重物，測出電阻絲與豎直方向的夾角為θ；
c．調節電阻箱，使________，讀出此時電阻箱的讀數R2；
d．算得圖乙直線的斜率k和截距b；
則待測重物的重力G的表達式為G＝________(用以上測得的物理量表示)，測得θ＝53°(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)，R1、R2分別為1 052 Ω和1 030 Ω，結合乙圖信息，可得待測重物的重力G＝________N(結果保留三位有效數字)。
(3)針對小明的設計方案，為了提高測量重量的精度，你認為下列措施可行的是________。
A．將毫安表換成量程不同，內阻更小的毫安表
B．將毫安表換成量程為10 μA的微安表
C．將電阻箱換成精度更高的電阻箱
D．適當增大A、B接線柱之間的距離
[解析]　(1)電阻絲受拉力時，長度增加而橫截面積減小，根據電阻定律知其阻值增大。
(2)根據等效替代法測電阻，調節電阻箱，使電流表的示數仍為I；由其阻值隨拉力變化的圖像可得：k＝ Ω/N＝0.2 Ω/N
由平衡條件得：2ΔF cos θ＝G
由等效替代法測電阻得：ΔR＝R1－R2
聯立解得：G＝
可得待測重物的重力
G＝ N＝ 132 N。
(3)為了提高測量重量的精度，將電阻箱換成精度更高的電阻箱，適當增大A、B接線柱之間的距離，使得拉力敏感電阻絲的受力大一些。根據閉合電路歐姆定律得電流I＝有幾毫安，所以不能將毫安表換成量程為10 μA的微安表，或不能將毫安表換成其他量程，故C、D正確。
[答案]　(1)電阻絲受拉力時，長度增加而橫截面積減小，根據電阻定律知其阻值增大　(2)c．電流表的示數仍為I　d．　132　(3)CD主題提升課4 傳感器
主題一　傳感器的工作原理
知道非電學量轉換成電學量的技術意義。通過實驗，了解常見傳感器的工作原理，會利用傳感器制作簡單的自動控制裝置。
【典例1】　如圖所示是利用電容器測量角度的傳感器示意圖。當動片和定片之間的θ角度發生變化時，電容C便發生變化，測出電容C的變化情況，就可知道θ的變化情況。如圖所示的四個圖像中能正確反映電容C和θ間函數關系的是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
A　[根據C＝可知，電容器的電容和兩極板間正對面積成正比，而θ的增大使得動片和定片間的正對面積減小，使得C減小，又由于θ增大導致正對面積按線性規律減小，故A正確。]
【典例2】　現有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和導線若干，如圖所示。試設計一個溫控電路，要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度又可以自動斷電，畫出電路圖并說明工作過程。
[解析]　熱敏電阻RT與滑動變阻器及電磁繼電器構成控制電路，電路圖如圖所示。當溫度低于某一值時，熱敏電阻的阻值很大，流過電磁繼電器的電流很小，繼電器無法吸引銜鐵P，K處接通，電爐絲處于加熱狀態；當溫度高于某一值時，熱敏電阻的阻值變得很小，通過電磁繼電器的電流較大，繼電器吸引銜鐵P，K處斷開，電爐絲停止加熱。
[答案]　見解析
主題二　傳感器的應用
列舉傳感器在生產生活中的應用。了解光敏傳感器及其在生產生活中的應用。
【典例3】　如圖所示是一位同學設計的防盜門報警器的簡化電路示意圖。門打開時，紅外光敏電阻R3受到紅外線照射，電阻減小；門關閉時會遮蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出)。經實際試驗，可知燈的亮滅情況能反映門的開關狀態。門打開時兩燈的發光情況及R2兩端電壓與門關閉時相比(　　)
A．紅燈亮變大
B．綠燈亮變大
C．綠燈亮變小
D．紅燈亮變小
D　[當門打開時，R3受紅外線照射，電阻減小，則總電阻減小，總電流I增大，R2兩端電壓＝E－I(R1＋r)減小，R2中電流減小，所以R3中電流增大，電磁繼電器產生的磁場增強，把銜鐵吸下，紅燈亮，D正確。]
【典例4】　如圖甲所示是一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路，電源電壓恒定，電流表內阻不計，開關閉合后，調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡發光逐漸增強，測得流過電阻的電流和光強的關系曲線如圖乙所示，試根據這一特性設計一個路燈的自動光控電路。
[解析]　由光敏電阻的特性曲線可以看出，當入射光增強時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。
根據題意設計的自動光控電路如圖所示。
控制過程：當有光照射時，光敏電阻阻值減小，電流增大，并經過電流信號放大器輸出一個較大的電流，驅動電磁繼電器吸合，使兩個觸點斷開；當無光照時，電流減小，放大器輸出電流也減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，工作電路接通，路燈開始工作。
[答案]　見解析

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