Question

16．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的改變而改變，利用這種效應(yīng)可以測量壓力大�。�若圖1為某壓敏電阻在室溫下的電阻--壓力特性曲線，其中R_F、R_O分別表示有、無壓力時壓敏電阻的阻值．為了測量壓力F，需先測量壓敏電阻處于壓力中的電阻值R_F．請按要求完成下列實驗．

（1）設(shè)計一個可以測量壓力下該壓敏電阻阻值的電路，在圖2的虛線框內(nèi)畫出實驗電路原理圖（壓敏電阻及所給壓力已給出，待測壓力大小約為0.6-1.0N，不考慮壓力對電路其它部分的影響）．要求誤差較�。�提供的器材如下：
A．壓敏電阻，無壓力時阻值Ro=150Ω
B．滑動變阻器R，全電阻約20Ω
C．電流表④，量程2.5mA，內(nèi)阻約30Ω
D．電壓表⑦，量程3v，內(nèi)阻約3kΩ
E．直流電源E，電動勢3v，內(nèi)阻不計
F．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
（2）正確接線后，將壓敏電阻置人待測壓力中．測量數(shù)據(jù)如表：

	1	2	3	4	5	6
U（V）	0	0.45	0.91	1.5	1.79	2.71
I（mA）	0	0.3	0.6	1.0	1.2	1.8

根據(jù)上表可求出壓敏電阻的測量值R_F=1500Ω，結(jié)合圖1可知待測壓力的大小F=0.90N．
（3）試結(jié)合圖1簡要回答，壓力F在0-0.2N和0.4-1.0N范圍內(nèi)壓敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？
（4）某同學(xué)查閱相關(guān)資料時看到了圖3所示的壓敏電阻在外力下的電阻-外力曲線（關(guān)于縱軸對稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？

Answer 1

分析 （1）采用伏安法測量電阻，由于待測電阻較大，采用電流表內(nèi)接法，滑動變阻器采用分壓式接法；
（2）采用多次測量取平均的方法，求出磁敏電阻的阻值R_B，再求出R_B與R₀比值，再由圖1得出磁感應(yīng)強度；
（3）兩段圖線最顯著的區(qū)別在于第二段為直線，即磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度線性變化；磁敏電阻的阻值的磁感應(yīng)強度的方向無關(guān)，只與磁感應(yīng)強度的大小有關(guān)．

解答 解：（1）采用伏安法測量電阻，由于待測電阻較大，采用電流表內(nèi)接法，滑動變阻器采用分壓式接法，如下圖所

（2）由R=$\frac{U}{I}$求出每次R的測量值，再采用多次測量取平均的方法，則得
R_B=$\frac{1}{6}$（$\frac{0.45}{0.3}$+$\frac{0.91}{0.60}$+$\frac{1.50}{1.00}$+$\frac{1.79}{1.20}$+$\frac{2.71}{1.80}$）Ω≈1500Ω
$\frac{{R}_{0}}{{R}_{B}}$=$\frac{1500Ω}{150Ω}$=10
由圖1可知待測磁場的磁感應(yīng)強度B為0.90T；
（3）由圖可知，在0～0.2T范圍內(nèi)，壓敏電阻的阻值隨壓力的非線性變化（或不均勻變化）；
在0.4～1.0T壓敏電阻的阻值隨壓力線性變化（或均勻變化）．
（4）由圖可知，圖中磁場反向時，磁敏電阻的電阻值不變；
故答案為：
（1）如下圖所示
（ 2 ） 1500      0.90 
（ 3 ）在0-0.2N 范圍內(nèi)，壓敏電阻的阻值隨壓力非線性變化（或不均勻變化）；在0.4-1.0N范圍內(nèi)，壓敏電阻的阻值隨壓力線性變化（或均勻變化） 
（ 4 ）由壓力變?yōu)榈却蠓聪虻睦�力之后．壓敏電阻的阻值不變�?/p>

點評 本題關(guān)鍵是用伏安法測量出壓敏電阻的阻值，然后根據(jù)某壓敏電阻在室溫下的電阻-壓力的特性曲線查出磁感應(yīng)強度，同時要能讀懂各個圖象的物理意義，變化規(guī)律．