樊建意

廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)中的自動(dòng)化、智能化控制電路，其主要器件多為機(jī)械式滑動(dòng)變阻器或利用力、熱、光、電、磁、聲等物理效應(yīng)制成的電阻式傳感器，作用相當(dāng)于一個(gè)阻值隨外界因素的變化而變化的“變阻器”。當(dāng)“變阻器”的阻值發(fā)生變化時(shí)，引起電路相關(guān)量隨之而變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的檢測(cè)或?qū)C(jī)（電）器工作狀況的調(diào)控。

有關(guān)“變阻器”類的考題，涉及初中物理主要知識(shí)的綜合應(yīng)用，能有效考查學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，是近年來中考命題的熱點(diǎn)。解題的一般思路方法是：明確“變阻器”的變阻關(guān)系，弄清電路組成和裝置的工作原理，靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)分析解答?，F(xiàn)將“變阻器”類考題歸類例析如下，以供復(fù)習(xí)備考參考。

一、滑變式“變阻器”

利用機(jī)械裝置使“變阻器”（類似于滑動(dòng)變阻器）的阻值發(fā)生變化，實(shí)施對(duì)某物理量的檢測(cè)，常見的有汽車油量表、水位檢測(cè)儀等。關(guān)鍵是分析“變阻器”的結(jié)構(gòu)，弄清其變阻過程。

例1.如甲所示是一種家庭水箱水位測(cè)量裝置示意圖，電源電壓18 V保持不變，電壓表量程0～15 V，電流表量程0～3 A，R0是阻值為10 Ω的定值電阻，R1是長(zhǎng)20 cm、阻值為20 Ω的電阻絲，滑片P把電阻絲與輕質(zhì)彈簧的

指針連在一起。圓柱體M長(zhǎng)80 cm，底面積為200 cm2。當(dāng)水位處于最高處時(shí)，M剛好浸沒在水中，滑片P恰好在 R1的最上端。輕質(zhì)彈簧阻值不計(jì)，M全部露出水面前，彈簧的伸長(zhǎng)量Δl始終與受到的拉力F成正比。

（1）當(dāng)水位下降時(shí)，電路中示數(shù)會(huì)隨之減小的電表是。

（2）當(dāng)水位處于最高處時(shí)，電壓表的示數(shù)為多少？

（3）當(dāng)水位下降，圓柱體M露出水面部分的長(zhǎng)度為50 cm時(shí)，電流表示數(shù)為多少？（g取10 N/kg）

解析：“變阻器”由彈簧、指針、電阻絲R1、圓柱體M組成；R1與R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端電壓，電流表測(cè)電路中的電流；水位變化，M位置隨之變化，彈簧帶動(dòng)指針、滑片P滑動(dòng)，使R1接入電路的阻值變化，電表示數(shù)顯示水位的高低與變化。

（1）水位下降時(shí)，指針下移，R1接入電路的阻值減小，電路中的總電阻R總=R1+R0減小，電路中的電流I=UR1+R0增大，電流表示數(shù)增大，R1兩端電壓UR1=U-UR0=U-IR0減小，故示數(shù)減小的電表是電壓表。

（2）當(dāng)水位處于最高處時(shí)，R1接入電路的阻值為20 Ω，電路中的電流：

I=UR1+R0=18 V20 Ω+10 Ω=0.6 A

電壓表示數(shù)：

U1=IR1=0.6 A×20 Ω=12 V

（3）當(dāng)M露出水面部分的長(zhǎng)度為50 cm時(shí)，它所受的浮力減小：

ΔF浮=ρ水gΔV=ρ水gSΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200×10-4 m2×50×10-2 m=100 N

彈簧對(duì)M的拉力增加：

ΔF=ΔF浮=100 N

由圖可知，當(dāng)彈簧所受的拉力增大100 N時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量Δl增加10 cm，即輕質(zhì)彈簧指針從最高處下降10 cm，此時(shí)變阻器接入電路的阻值：

R1=20 Ω-1 Ω/cm×10 cm=10 Ω

電流表示數(shù)：

I=UR1+R0=18 V10 Ω+10 Ω=0.9 A

二、壓力傳感器

由壓敏電阻制成的壓力傳感器，其阻值受外界壓力的影響而發(fā)生變化，多用于與壓力有關(guān)的測(cè)量裝置中，常見的有電子秤（壓力測(cè)力計(jì)）、車輛超載報(bào)警、水深測(cè)量?jī)x、撞擊力測(cè)試儀等。關(guān)鍵是分析變阻的原因（是固體壓力還是液體壓力），弄清力電的關(guān)系。

例2.如甲所示是某壓力測(cè)力計(jì)的電路原理示意圖，圖中電源電壓為6 V并保持不變；定值電阻R0的規(guī)格是“520 Ω0.01 A”，起保護(hù)電路的作用；測(cè)力顯示器是由電流表改裝成的（電阻忽略不計(jì)），R是一種新型電子元件，其阻值R隨壓力F大小變化的關(guān)系如乙所示。求：

（1）R0允許消耗的最大功率是多少？

（2）分析乙，寫出電子元件的阻值R隨壓力F變化的關(guān)系式。

（3）該測(cè)力計(jì)所能測(cè)量的最大壓力是多少？

（4）若要增大該測(cè)力計(jì)所能測(cè)量的最大壓力，請(qǐng)寫出一種改進(jìn)方法。

解析：R與R0串聯(lián)，顯示器實(shí)際上是一個(gè)電流表；R隨所受的壓力F變化，使之接入電路的阻值變化，引起顯示器示數(shù)變化。

（1）由R0的規(guī)格可知，其允許通過的最大電流：I0=0.01 A，則R0允許消耗的最大功率：

P0=I02R0=（0.01 A）2×520 Ω=0.052 W

（2）由乙可知，電子元件的阻值R與壓力F的關(guān)系為一次函數(shù)，設(shè)為R=kF+b；由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，R=200 Ω；當(dāng)F=50 N時(shí)，R=180 Ω，則有200 Ω=k×0 N+b、180 Ω=k×50 N+b，聯(lián)立等式解之，可得：b=200，k=-0.4。故電子元件的阻值R隨壓力F變化的關(guān)系式為：

R=200-0.4F（或R=200-25F）。

（3）電路中允許通過的最大電流：I0=0.01 A，則電路中的最小總電阻：

R總=UI0=6 V0.01 A=600 Ω

因R與R0串聯(lián)，則R的最小電阻：

R最小=R總-R0=600 Ω-520 Ω=80 Ω

此時(shí)R上的壓力最大，根據(jù)R與F的關(guān)系R=200-0.4F（或圖乙）可知，該測(cè)力計(jì)所能測(cè)量的最大壓力：F最大=300 N。

（4）由R與F的關(guān)系R=200-0.4F可得：F=200-R0.4。由此式可知，要增大該測(cè)力計(jì)所能測(cè)量的最大壓力，應(yīng)減小R。

根據(jù)R總=UI=R+R0可知，電源電壓、最大電流一定時(shí)，總電阻不變，可增大R0以減小R；電流一定時(shí)，可減小電源電壓使總電阻減小，以減小R。故方法一：換R0，增大R0的阻值；方法二：換電源，減小電源電壓。

例3.小明利用壓力傳感器、電磁繼電器、阻值可調(diào)的電阻R等元件，設(shè)計(jì)了一個(gè)汽車超載自動(dòng)報(bào)警電路，如甲所示；壓力傳感器所受壓力與輸出電壓的關(guān)系如乙所示。閉合開關(guān)S，當(dāng)繼電器線圈中電流大于或等于20 mA時(shí)，銜鐵被吸合。已知傳感器的輸出電壓U即為繼電器控制電路的電源電壓，線圈的電阻為20 Ω。

（1）車輛不超載時(shí)，工作電路中綠燈亮；當(dāng)傳感器所受壓力增大到一定程度時(shí)，紅燈亮，說明汽車超載。請(qǐng)你判斷燈（填“L1”或“L2”）是紅燈。

（2）某水平公路橋禁止質(zhì)量大于或等于20 t的車輛通行，要用小明設(shè)計(jì)的裝置為此橋報(bào)警，R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少？（g取10 N/kg）

（3）在水平路面上，要使該裝置報(bào)警，通過車輛的最小重力為多少？

（4）請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)，說明超載的一項(xiàng)危害。

解析：壓力傳感器與R串聯(lián)在控制電路中，指示燈在工作電路中；圖象反映壓力與輸出電壓的關(guān)系。

（1）車輛不超載時(shí)，銜鐵沒有吸合，銜鐵上的觸點(diǎn)與上端觸點(diǎn)接通，L1亮；超載時(shí)，銜鐵吸合，銜鐵上的觸點(diǎn)與下端觸點(diǎn)接通，L2亮，故L2是紅燈。

（2）壓力：F=G=mg=20×103 kg×10 N/kg=2×105 N

由圖象可知，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓為1.0 V。

因銜鐵吸合報(bào)警時(shí)，線圈中最小電流為20 mA，此時(shí)控制電路中的總電阻：

R總=UI=1.0 V0.02 A=50 Ω

R的阻值：R=R總-R線圈=50 Ω-20 Ω=30 Ω。

（3）當(dāng)R調(diào)為0時(shí)，輸出電壓最小。

最小電壓：U0=IR線圈=0.02 A×20 Ω=0.4 V

由圖象可知，此時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力為0.8×105 N。

故車輛的最小重力為8.0×104 N。

（4）壓強(qiáng)大，易損壞路面（或慣性大，不易剎車）。

例4.物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式水深測(cè)量?jī)x，它主要是由探頭A和控制盒B構(gòu)成，它們之間用有絕緣皮的細(xì)導(dǎo)線相連形成回路，如甲所示。其中探頭A是一個(gè)底面積為10 cm2、高5 cm、重2.5 N的圓柱體，探頭A的底部為壓敏電阻R（R與水接觸的表面涂有絕緣漆），工作時(shí)底部始終與水平面相平，壓敏電阻R隨表面壓力大小的變化如乙所示。A和B間的電路連接關(guān)系如丙所示，其中電源電壓恒為3 V，電流表盤改裝成深度表（導(dǎo)線的重力與體積均不計(jì)）。興趣小組的同學(xué)將探頭A緩慢放入水中，求：

（1）探頭A有12體積浸入水中時(shí)，R底部受到水的壓強(qiáng)是多少帕？

（2）探頭A全部浸入水中時(shí)，導(dǎo)線對(duì)探頭A的拉力是多少牛？

（3）將探頭投入看似不深的水平池底，靜止時(shí)（R與池底未緊密結(jié)合）導(dǎo)線已松弛，電流表示數(shù)是0.4 A，則表盤0.4 A處應(yīng)該標(biāo)水的深度值為多少米？

解析：控制盒A、B組成串聯(lián)電路；圖象反映壓敏電阻R與表面壓力的關(guān)系；深度表顯示水深。

（1）探頭A一半浸入水中時(shí)，R底部受到水的壓強(qiáng)：

p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×12×5×10-2 m=250 Pa

（2）探頭A全部浸入水中時(shí)所受浮力：

F浮=ρ水gV=ρ水gSh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10×10-4m2×5×10-2m=0.5 N

導(dǎo)線對(duì)A的拉力：

F拉=G-F浮=2.5 N-0.5 N=2 N

（3）電流表示數(shù)為0.4 A時(shí)，壓敏電阻接入電路的阻值：

R=UI=3 V0.4 A=7.5 Ω

由乙可知，此時(shí)壓敏電阻表面所受壓力：F壓敏=75 N

池底對(duì)A的支持力：

F支=G-F浮=2.5 N-0.5 N=2 N

水對(duì)A底部的壓力：

F水壓=F壓敏-F支=75 N-2 N=73 N

水對(duì)A底部的壓強(qiáng)：

p水=F水壓SA=73 N10×10-4 m2=7.3×104 Pa

表盤0.4 A處應(yīng)該標(biāo)的水深：

h水=p水ρ水g=7.3×104 Pa1.0×103 kg/m3×10 N/kg=7.3 m

三、氣體傳感器

由氣敏電阻制成的氣體傳感器，其阻值受氣體濃度的影響而發(fā)生變化，多用于大氣監(jiān)測(cè)、氣體濃度檢測(cè)等裝置中，常見的有酒駕測(cè)試儀、汽車尾氣檢測(cè)儀、空氣凈化器（二氧化碳濃度監(jiān)測(cè)）等。關(guān)鍵是分析氣體傳感器的氣、阻關(guān)系。

例5.為防止酒駕事故的出現(xiàn)，酒精測(cè)試儀被廣泛應(yīng)用。有一種由酒精氣體傳感器制成的呼氣酒精測(cè)試儀，當(dāng)接觸到的酒精氣體濃度增加時(shí)，其電阻值降低，如甲所示。在乙所示的工作電路中，電源電壓恒為8 V，定值電阻R2=20 Ω。求：

（1）當(dāng)被檢測(cè)者的酒精氣體的濃度為0時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？

（2）現(xiàn)在國(guó)際公認(rèn)的酒駕標(biāo)準(zhǔn)是0.2 mg/mL≤酒精氣體濃度≤0.8 mg/mL，當(dāng)電流表的示數(shù)達(dá)到0.2 A時(shí)，試通過計(jì)算判斷被檢測(cè)者是否酒駕。

解析：R1與R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端電壓，電流表測(cè)電路中的電流；傳感器的阻值隨酒精氣體濃度的變化而變化，引起電表示數(shù)變化。

（1）由圖象可知，當(dāng)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R1=60 Ω，電路中電流：

I=UR1+R2=8 V60 Ω+20 Ω=0.1 A

電壓表示數(shù)：

U1=IR1=0.1 A×60 Ω=6 V

（2）當(dāng)電流表示數(shù)為0.2 A時(shí)，

R1=R總-R2=UI-R2=8 V0.2 A-20 Ω=20 Ω

由圖象可知，被檢測(cè)者的酒精氣體的濃度為0.3 mg/ml。

因0.2 mg/mL<0.3 mg/mL <0.8 mg/mL，故被檢測(cè)者屬于酒駕。

四、溫度傳感器

由熱敏元件（PTC電阻、熱敏電阻）制成的溫度傳感器，其阻值受外界溫度的影響而發(fā)生變化，多用于溫度監(jiān)測(cè)或溫度自動(dòng)控制等裝置中，常見的有智能電蒸鍋、電吹風(fēng)、自動(dòng)調(diào)溫電熨斗等。關(guān)鍵是分析溫度傳感器的溫、阻關(guān)系。

例6.小明以某種PTC電阻作為發(fā)熱部件，制作了一個(gè)恒溫孵化箱。甲是恒溫孵化箱的電路圖，R1、R2是兩個(gè)相同的PTC電阻，電源電壓220 V；乙為單個(gè)這種PTC電阻與溫度變化的關(guān)系圖。

（1）當(dāng)溫度為40 ℃時(shí)，電路中的電流為多少安？

（2）恒溫孵化箱的最大發(fā)熱功率是多少瓦？

（3）當(dāng)溫度保持40 ℃不變時(shí)，恒溫孵化箱的產(chǎn)熱和散熱達(dá)到了關(guān)系。如果僅僅從產(chǎn)熱方面分析，當(dāng)溫度超過40 ℃時(shí)，恒溫孵化箱是怎樣自動(dòng)實(shí)現(xiàn)溫度下降的？

解析：R1與R2均為相同的PTC電阻，二者串聯(lián)；利用PTC電阻隨溫度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。

（1）由乙可知，當(dāng)溫度為40 ℃時(shí)，PTC電阻R1=R2=500 Ω

電路中的電流：

I=UR1+R2=220 V500 Ω+500 Ω=0.22 A

（2）由乙可知，PTC電阻R1、R2的最小阻值均為100 Ω，則恒溫孵化箱的最大發(fā)熱功率：

P最大=U2R1+R2=（220 V）2100 Ω+100 Ω=242 W

（3）當(dāng)溫度保持40 ℃不變時(shí)，恒溫孵化箱的產(chǎn)熱和散熱平衡，否則溫度會(huì)發(fā)生變化；由乙可知，溫度超過40 ℃時(shí)，兩電阻阻值變大，由P=U2R可知，電路的總功率變小，產(chǎn)熱減少，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)溫度下降。

例7.隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，電路元件在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，其中熱敏電阻就是其中之一。甲是用熱敏電阻測(cè)量環(huán)境溫度的電路，電路中電流表的量程為0～0.02 A，滑動(dòng)變阻器R的銘牌上標(biāo)有“150 Ω0.3 A”字樣，Rt為熱敏電阻，其阻值隨環(huán)境溫度變化關(guān)系如乙所示，電源電壓保持不變。

（1）將此電路放入溫度為20 ℃的環(huán)境中，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片P，使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R=100 Ω，此時(shí)電流表的讀數(shù)為0.01 A。

（1）求電源電壓；

（2）若環(huán)境溫度為40 ℃時(shí)，要保證整個(gè)電路元件的安全，求滑動(dòng)變阻器的變化范圍；

（3）此電路能測(cè)量的最高環(huán)境溫度為多少？

解析：變阻器與熱敏電阻串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流；利用熱敏電阻隨溫度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)量。

（1）由圖象可知，溫度為20 ℃時(shí)，Rt=400 Ω，則電源電壓：

U=I（R+Rt）=0.01 A×（100 Ω+400 Ω）=5 V

（2）由圖象可知，溫度為40 ℃時(shí)，Rt=200 Ω；由電流表量程可知，電路最大電流為0.02 A，則電路的最小電阻：

R最小=UI最大=5 V0.02 A=250 Ω

變阻器的最小阻值：R滑最小=R最小-Rt=250 Ω-200 Ω=50 Ω

變阻器的取值范圍：50 ～150 Ω。

（3）電流表允許通過的電流最大時(shí)，電路中的電阻最??；隨著溫度的升高，Rt逐漸減?。划?dāng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，Rt的阻值最小，此時(shí)熱敏電阻正常工作的環(huán)境溫度最高。

電路中的最大電流為0.02 A時(shí)，電路的總電阻：

R總=UI最大=5 V0.02 A=250 Ω

熱敏電阻的最小阻值：Rt小=R總-R滑最大=250 Ω-150 Ω=100 Ω

由圖象可知，此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為50 ℃，故該電路能測(cè)量的最高環(huán)境溫度為50 ℃。

五、光照傳感器

由光敏電阻制成的光照傳感器，其阻值受外界光照的影響而發(fā)生變化，多用于光控裝置中，常見的有光控照明系統(tǒng)、煙霧監(jiān)控器等。關(guān)鍵是分析光照傳感器的光、阻關(guān)系。

例8.公共場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。小明設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易煙霧報(bào)警控制器，如所示。電路中R0為定值電阻，R為光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小，煙霧增大到一定程度使電壓表的指針偏轉(zhuǎn)到某區(qū)域時(shí)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。以下做法能使控制器在煙霧較淡時(shí)就觸發(fā)報(bào)警的是（）

A.電壓表改成大量程

B.增大激光強(qiáng)度

C.減小R0阻值

D.減小電源電壓

解析：光敏電阻R與R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端電壓，電流表測(cè)電路中的電流；煙霧增大時(shí)，照射到R上光照強(qiáng)度減小，R阻值增大，電路中的電流I=UR+R0減小，R兩端電壓UR=U-UR0=U-IR0增大，即電壓表示數(shù)增大；當(dāng)煙霧增大到一定程度時(shí)，電壓表示數(shù)達(dá)到某一值時(shí)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。

當(dāng)煙霧較淡時(shí)，照射到R上光照強(qiáng)度增大，R阻值減小，電路中的電流增大，電壓表示數(shù)減小，此時(shí)要使控制器觸發(fā)報(bào)警，必須增大R兩端的電壓UR，由UR=U-IR0可知，應(yīng)減小R0阻值。電壓表改成大量程，不會(huì)改變UR；增大激光強(qiáng)度、減小電源電壓，均使UR減小。答案：C。

例9.為了節(jié)能，學(xué)校為教室安裝了光控照明系統(tǒng)，有效地避免了“長(zhǎng)明燈”的現(xiàn)象。光控系統(tǒng)用光敏電阻控制，光敏電阻的阻值隨著光的照度改變而發(fā)生變化的元件（光越強(qiáng)，照度越大，照度的單位為lx）。某光敏電阻Rp在不照度下的阻值如下表：

照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ754028232018（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诩姿镜淖鴺?biāo)系中描繪出光敏電阻阻值隨照度變化的圖線。其阻值隨照度變化的規(guī)律是。

（2）如乙所示，當(dāng)1、2間電壓上升至4 V時(shí)，控制電路自動(dòng)啟動(dòng)照明電路。請(qǐng)利用所給器材在圖中虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，給1、2兩端提升電壓，并要求當(dāng)天色漸暗照度降至1.0（lx）時(shí)，照明電路啟動(dòng)。（控制電路對(duì)你所設(shè)計(jì)的電路無影響）

器材：電源（電壓為6 V），開關(guān)S及導(dǎo)線若干，其他器材如下表：

器材電路符號(hào)規(guī)格及說明光敏電阻（1）中的光敏電阻Rp電阻箱阻值可調(diào)、可讀出調(diào)節(jié)范圍：0～99.9 kΩ在你所設(shè)計(jì)的電路中，電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)到 kΩ；

（3） 某同學(xué)在對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)照明電路過早啟動(dòng)。請(qǐng)你提出一個(gè)可行的解決辦法：。

解析：采用描點(diǎn)法繪制圖象；由表中數(shù)據(jù)或圖象分析光敏電阻阻值隨照度變化的規(guī)律；根據(jù)要求設(shè)計(jì)電路；分析照明電路過早啟動(dòng)的原因，確定相應(yīng)的解決辦法。

0（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，先描點(diǎn)，再用平滑的曲線連線，如0甲所示。光敏電阻阻值隨照度變化的規(guī)律是：光敏電阻阻值隨照度的增大而減小。

（2）將光敏電阻、電阻箱與開關(guān)、電源組成串聯(lián)電路；由于光變暗時(shí)，光敏電阻變大，U12變大，故應(yīng)將控制系統(tǒng)與光敏電阻并聯(lián)，即1、2兩端接在光敏電阻兩端，電路如0乙所示。

因要求當(dāng)天色漸暗照度降至1.0（lx）時(shí)，照明電路啟動(dòng)，此時(shí)光敏電阻的阻值Rp=20 kΩ，其兩端電壓U光=4 V，則電阻箱兩端電壓：U箱=U-U光=6 V-4 V=2 V。

根據(jù)串聯(lián)分壓可知：U光U箱=RPR箱=20 kΩR箱=4 V2 V=21

解之得，電阻箱的阻值：R箱=10 kΩ

（3）照明電路過早啟動(dòng)，原因是RP兩端電壓過大，故應(yīng)使RP的阻值減小，從而使RP分壓減小。解決辦法：增大電阻箱R的阻值（或減小電源電壓）。

六、磁敏傳感器

由磁敏電阻制成的磁敏傳感器，其阻值受磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化而發(fā)生變化，多用于磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量等。關(guān)鍵是分析磁敏電阻的磁、阻關(guān)系。

例10.磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）表示，單位為特斯拉（T）。小華設(shè)計(jì)了磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x，為其原理圖。該儀器顯示計(jì)由電流表改裝，電源電壓為6 V，定值電阻R0為40 Ω，磁敏電阻RB在常溫下的阻值隨外加磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。求：

磁感應(yīng)強(qiáng)度B/T00.040.080.120.160.20磁敏電阻RB/Ω160180200230260290（1）當(dāng)待測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 T時(shí)，磁敏電阻RB是多少？

（2）用該測(cè)量?jī)x測(cè)得某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.08 T，電路中的電流是多少？磁敏電阻RB兩端的電壓是多少？

（3）若把該測(cè)量?jī)x放在某處，閉合開關(guān)，電路消耗的總功率為0.12 W，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？

解析：磁敏電阻RB與定值電阻R0串聯(lián)；外加磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，引起磁敏電阻RB的阻值變化，通過顯示計(jì)的電流隨之變化。

（1）由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)B=0 T時(shí)，RB=160 Ω。

（2）當(dāng)B1=0.08 T時(shí)，RB1=200 Ω

總電阻：R1=RB1+R0=200 Ω+40 Ω=240 Ω

電路中的電流：I1=UR1=6 V240 Ω=0.025 A

RB兩端電壓：UB1=I1RB1=0.025 A×200 Ω=5 V

（3）由P=UI=U2R可得，電路總電阻：R2=U2P=（6 V）20.12 W=300 Ω

則RB2=R2-R0=300 Ω-40 Ω=260 Ω

查表可知：該處磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.16 T。