Question

16．压敏电阻的阻值随所受压力的改变而改变，利用这种效应可以测量压力大小．若图1为某压敏电阻在室温下的电阻--压力特性曲线，其中R_F、R_O分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值．为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值R_F．请按要求完成下列实验．

（1）设计一个可以测量压力下该压敏电阻阻值的电路，在图2的虚线框内画出实验电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.6-1.0N，不考虑压力对电路其它部分的影响）．要求误差较小．提供的器材如下：
A．压敏电阻，无压力时阻值Ro=150Ω
B．滑动变阻器R，全电阻约20Ω
C．电流表④，量程2.5mA，内阻约30Ω
D．电压表⑦，量程3v，内阻约3kΩ
E．直流电源E，电动势3v，内阻不计
F．开关S，导线若干
（2）正确接线后，将压敏电阻置人待测压力中．测量数据如表：

	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

根据上表可求出压敏电阻的测量值R_F=1500Ω，结合图1可知待测压力的大小F=0.90N．
（3）试结合图1简要回答，压力F在0-0.2N和0.4-1.0N范围内压敏电阻阻值的变化规律有何不同？
（4）某同学查阅相关资料时看到了图3所示的压敏电阻在外力下的电阻-外力曲线（关于纵轴对称），由图线可以得到什么结论？

Answer 1

分析 （1）采用伏安法测量电阻，由于待测电阻较大，采用电流表内接法，滑动变阻器采用分压式接法；
（2）采用多次测量取平均的方法，求出磁敏电阻的阻值R_B，再求出R_B与R₀比值，再由图1得出磁感应强度；
（3）两段图线最显著的区别在于第二段为直线，即磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化；磁敏电阻的阻值的磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关．

解答 解：（1）采用伏安法测量电阻，由于待测电阻较大，采用电流表内接法，滑动变阻器采用分压式接法，如下图所

（2）由R=$\frac{U}{I}$求出每次R的测量值，再采用多次测量取平均的方法，则得
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
由图1可知待测磁场的磁感应强度B为0.90T；
（3）由图可知，在0～0.2T范围内，压敏电阻的阻值随压力的非线性变化（或不均匀变化）；
在0.4～1.0T压敏电阻的阻值随压力线性变化（或均匀变化）．
（4）由图可知，图中磁场反向时，磁敏电阻的电阻值不变；
故答案为：
（1）如下图所示
（ 2 ） 1500      0.90 
（ 3 ）在0-0.2N 范围内，压敏电阻的阻值随压力非线性变化（或不均匀变化）；在0.4-1.0N范围内，压敏电阻的阻值随压力线性变化（或均匀变化） 
（ 4 ）由压力变为等大反向的拉力之后．压敏电阻的阻值不变．

点评 本题关键是用伏安法测量出压敏电阻的阻值，然后根据某压敏电阻在室温下的电阻-压力的特性曲线查出磁感应强度，同时要能读懂各个图象的物理意义，变化规律．