敏感電阻引起的電路動(dòng)態(tài)問題解讀

朝斌

摘 要：介紹常見的七種半導(dǎo)體敏感電阻的特點(diǎn)及應(yīng)用，分享由敏感電阻引起的電路動(dòng)態(tài)變化問題，解讀與敏感電阻相關(guān)的中考電學(xué)綜合題。

關(guān)鍵詞：敏感電阻；動(dòng)態(tài)電路；中考電學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）6-0037-4

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，敏感電阻在電子電路中應(yīng)用廣泛。敏感電阻一般都由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，其電阻值隨溫度、氣體、光照、濕度、磁場、壓力、電壓等作用變化而敏感變化，從而轉(zhuǎn)化為變化的電信號(hào)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。動(dòng)態(tài)電路綜合性強(qiáng)，既是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，同時(shí)又是中考的高頻考點(diǎn)。筆者就常見的七種半導(dǎo)體敏感電阻在中考動(dòng)態(tài)電路綜合運(yùn)算中的應(yīng)用作以下交流。

1 熱敏電阻

熱敏電阻阻值隨著溫度的變化而變化。應(yīng)用于電熱器、節(jié)能燈的溫度控制電路、電腦主板CPU測溫、自動(dòng)消磁、超溫報(bào)警等。

3 光敏電阻

光敏電阻阻值隨外界光照強(qiáng)弱變化而變化。應(yīng)用于光控開關(guān)、照相機(jī)閃光控制、光電自動(dòng)檢測、電子驗(yàn)鈔機(jī)、電子光控玩具等。

5 磁敏電阻

磁敏電阻阻值隨著磁場的變化而變化。應(yīng)用于磁場強(qiáng)度的測量、磁卡文字識(shí)別、磁電編碼器、鐵磁物質(zhì)探傷、鑒別磁性油墨印的紙幣和票證真?zhèn)蔚取?/p>

例5 （2017·棗莊中考）物理學(xué)中，用磁感應(yīng)強(qiáng)度（用字母B表示）來描述磁場的強(qiáng)弱，國際單位是特斯拉（用字母T表示），磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大表示磁場越強(qiáng)；B=0表明沒有磁場。有一種電阻，其阻值大小隨周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化而變化，這種電阻叫磁敏電阻。為了探究電磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與哪些因素有關(guān)，如圖5所示，小超設(shè)計(jì)了甲、乙兩圖所示的電路，圖甲中電源電壓恒為6 V，R為磁敏電阻，圖乙中的電磁鐵左端靠近且正對(duì)圖甲中的磁敏電阻R，磁敏電阻R的阻值隨周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的關(guān)系圖像如圖丙所示。

（1）當(dāng)圖乙S2斷開，圖甲S1閉合時(shí)，磁敏電阻R的阻值是___Ω，電流表的示數(shù)為___mA。

（2）閉合S1和S2，圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，小超發(fā)現(xiàn)圖甲中的電流表的示數(shù)逐漸減小，說明磁敏電阻R的阻值變 。電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度變___________。

（3）閉合S1和S2，圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片P保持不動(dòng)，將磁敏電阻R水平向左逐漸遠(yuǎn)離電磁鐵時(shí)，小超將測出的磁敏電阻與電磁鐵左端的距離L、對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I及算出的磁感應(yīng)強(qiáng)度B同時(shí)記錄在下表中（表1），請(qǐng)計(jì)算當(dāng)L=5 cm時(shí)，磁敏電阻R所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=____T。

（4）綜合以上實(shí)驗(yàn)可以看出：電磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度隨通過電流的增大而 ；離電磁鐵越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越 。

考點(diǎn)：影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素；歐姆定律。

（2）閉合S1和S2，圖乙中R1的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，R1的阻值變小，電流變大，電磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度變強(qiáng)；圖甲中的電流表的示數(shù)逐漸減小，說明磁敏電阻R的阻值變大。

（4）綜合分析得出：電磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度隨電流的增大而增大；離電磁鐵越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越弱。

6 力敏電阻

力敏電阻阻值隨機(jī)械力的變化而變化。應(yīng)用于壓力傳感器、半導(dǎo)體傳聲器（話筒）等。

例6 （2017·深圳中考）如圖6所示，甲圖是某電子秤的原理示意圖，R1為定值電阻，托盤下方的電阻R2為壓敏電阻（我國物理學(xué)將其稱為“力敏電阻”，國外稱為“壓電電阻器”，而非“壓敏電阻”，筆者注），其電阻大小與托盤內(nèi)所放物體質(zhì)量m大小的關(guān)系圖如圖乙所示。已知電源電壓為6 V保持不變。

（1）當(dāng)托盤為空時(shí)，R2電阻_________；

（2）若托盤為空時(shí)，電流表示數(shù)為I1=0.01 A，求定值電阻R1的阻值；

（3）若放入某物體后，電流表示數(shù)為I2=0.02 A，求該物體的質(zhì)量大小。

考點(diǎn)：歐姆定律。

7 壓敏電阻

壓敏電阻阻值隨電壓的變化而變化。當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓低于某個(gè)值時(shí)，其電阻值無窮大，流過的電流極小，相當(dāng)于一個(gè)斷開的開關(guān)；當(dāng)所加電壓高于某個(gè)值時(shí)，其電阻值無窮小，流過它的電流激增，相當(dāng)于一個(gè)閉合的開關(guān)。應(yīng)用于家用電器、程控電話交換機(jī)等設(shè)備的過壓保護(hù)。

例7 （2014·江都聯(lián)考）如圖7甲是壓敏電阻，它是對(duì)電壓敏感的元件，其I-U圖像如圖乙，家用電器中常用它作保護(hù)元件，圖丙是某電視機(jī)中的簡化電路，A、B接入家庭電路，R是熔斷器，RV是壓敏電阻，RV與工作電路 聯(lián)，當(dāng)輸入電壓不高于240 V時(shí)，RV中無電流，不影響工作電路工作，輸入電壓高于240 V時(shí)，整個(gè)電路形成 （選填“通路”“短路”或“斷路”），熔絲熔斷，切斷電源，防止工作電路被燒壞。

考點(diǎn)：串聯(lián)電路、并聯(lián)電路和短路的特點(diǎn)。

解析 將壓敏電阻RV和工作電路并聯(lián)，其兩端電壓正常時(shí)阻值很大，不起作用；一旦超過保護(hù)電壓，它的阻值迅速變小，絕大部分電流從RV流過，從而保護(hù)了工作電路。當(dāng)RV兩端的電壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，其阻值會(huì)急劇變小。根據(jù)圖丙可知，RV與工作電路并聯(lián)；輸入電壓高于240 V時(shí)，熔絲熔斷，保護(hù)了工作電路。故答案為：并；短路。

參考文獻(xiàn)：

[1]王衛(wèi).初中生物理科學(xué)探究核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略[J].中學(xué)物理，2017，35（14）：25-27.

[2]趙訓(xùn)忠.剖析高考命題中的敏感電阻[J].物理教學(xué)探討，2014，32（10）：60-63.（欄目編輯 陳 潔）