光敏電阻的應(yīng)用

黃繼奎

光敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的可變電阻，人們將其連入控制電路中，可用來(lái)測(cè)量光照強(qiáng)度、進(jìn)行煙霧報(bào)警和分揀記數(shù)等。下面舉例介紹。

一、煙霧報(bào)警器

例1 （2022·廣西·貴港）為保障安全，現(xiàn)在很多室內(nèi)公共場(chǎng)所安裝有煙霧報(bào)警裝置，如圖1所示是煙霧報(bào)警器的簡(jiǎn)化原理圖。電源電壓保持不變，R0為定值電阻，光敏電阻R的阻值隨光照強(qiáng)度的減弱而增大，當(dāng)電路中的電流減小至某一數(shù)值時(shí)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。當(dāng)有煙霧遮擋射向光敏電阻R的激光時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）。

A. 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)不變

B. 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大

C. 電流表的示數(shù)不變，電壓表的示數(shù)變大

D. 電流表的示數(shù)不變，電壓表的示數(shù)不變

解析：由電路圖可知，光敏電阻R和定值電阻R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。因?yàn)楣饷綦娮鑂的阻值隨光照強(qiáng)度的減弱而增大，所以，當(dāng)有煙霧遮擋射向光敏電阻R的激光時(shí)，光照強(qiáng)度減弱，R的阻值增大，電路中的總電阻增大，由I = [UR]可知，電路中的電流減小，即電流表的示數(shù)變小，故C、D錯(cuò)誤；由U = IR可知，R0兩端電壓變小，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以R兩端的電壓變大，即電壓表示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤，B正確。故選B。

二、分揀計(jì)數(shù)器

例2 （2022·遼寧·營(yíng)口）某科技小組為快遞公司設(shè)計(jì)的分揀計(jì)數(shù)裝置簡(jiǎn)化電路如圖2所示。R2為定值電阻，R1為光敏電阻，當(dāng)有光照射光敏電阻時(shí)其阻值變小。激光被遮擋一次，計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)計(jì)數(shù)一次（計(jì)數(shù)器可視為電壓表）。閉合開(kāi)關(guān)，激光被遮擋瞬間，下列說(shuō)法正確的是（）。

A. 電阻R1的阻值變小

B. 通過(guò)R2的電流變大

C. 電阻R1兩端的電壓變大

D. 電阻R2兩端的電壓變大

解析：兩電阻串聯(lián)，計(jì)數(shù)器（電壓表）測(cè)R1的電壓，已知當(dāng)有光照射時(shí)R1阻值變小，故激光被遮擋瞬間電阻R1變大，故A錯(cuò)誤；由串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律可知，電路的總電阻變大，由歐姆定律可知，電路的電流變小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)U = IR可知，電流變小時(shí)，R2兩端的電壓變小，由于電源電壓不變，由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知，R1兩端的電壓變大，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。

三、測(cè)量光照度

例3 （2022·江蘇·鎮(zhèn)江）如圖3所示，RG是光敏電阻，R是阻值為10 kΩ的定值電阻，電源電壓U = 9 V。光敏電阻RG的阻值與光的照度（光照越強(qiáng)，照度越大，單位為L(zhǎng)ux）的關(guān)系如圖4所示，當(dāng)照度增大時(shí)，RG的阻值將___________。小芳將量程為0～3 V的電壓表接入圖3電路，將其改裝成照度表，為使光的照度增大時(shí)電壓表的示數(shù)也增大，則該電壓表應(yīng)并聯(lián)在___________兩端，能夠測(cè)量的最大照度為_(kāi)__________Lux。改裝完成后，若小芳將電源換為電壓可調(diào)電源（調(diào)節(jié)范圍為12～15 V），且將R換為可調(diào)電阻（調(diào)節(jié)范圍為5～20 kΩ），則該裝置所能測(cè)量的最大照度為 Lux。

解析：由圖4可知，光敏電阻RG的阻值隨光的強(qiáng)度的增大而變小。由圖3可知，兩電阻串聯(lián)，又知道光敏電阻RG的阻值隨光的照度的增大而變小，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，為使光的照度增大時(shí)電壓表的示數(shù)也增大，應(yīng)將電壓表并聯(lián)在定值電阻R的兩端；當(dāng)電壓表達(dá)到3 V時(shí)，電路中的電流為：I = [URR=3 V10 000 Ω] = 0.000 3 A，RG兩端的電壓為：UG = U - UR = 9 V - 3 V = 6 V，RG的阻值為：RG = [UGI=6 V0.0003 A] = 20 000 Ω = 20 kΩ，對(duì)照?qǐng)D4可得，此時(shí)的最大照度為1.2 Lux。換成可調(diào)電源和可調(diào)電阻后，為提高最大照度，應(yīng)選擇較小的電源電壓和較小的定值電阻，當(dāng)電源電壓為12 V，電阻調(diào)至5 kΩ時(shí)，電壓表仍并聯(lián)在可調(diào)電阻的兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到3 V時(shí)，電路中的電流：I′ = [UG′R′] = [3 V5000 Ω] = 0.000 6 A，RG兩端的電壓為：UG′ = U′ - UR′ = 12 V - 3 V = 9 V，RG的阻值：RG′ = [UG′I′=9 V0.000 6 A] = 15 000 Ω = 15 kΩ，對(duì)照?qǐng)D4可得，此時(shí)能測(cè)量的最大照度為1.4 Lux。故答案為：變小；定值電阻R；1.2；1.4。

通過(guò)以上典例剖析可知，解答光敏電阻的應(yīng)用題可歸納為三步：首先明確控制電路的工作原理；其次明確電表的測(cè)量對(duì)象；最后利用串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律進(jìn)行求解。