光敏电阻的应用

黄继奎

光敏电阻是由半导体材料制成的可变电阻，人们将其连入控制电路中，可用来测量光照强度、进行烟雾报警和分拣记数等。下面举例介绍。

一、烟雾报警器

例1 （2022·广西·贵港）为保障安全，现在很多室内公共场所安装有烟雾报警装置，如图1所示是烟雾报警器的简化原理图。电源电压保持不变，R0为定值电阻，光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大，当电路中的电流减小至某一数值时报警器开始报警。当有烟雾遮挡射向光敏电阻R的激光时，下列说法正确的是（ ）。

A. 电流表的示数变小，电压表的示数不变

B. 电流表的示数变小，电压表的示数变大

C. 电流表的示数不变，电压表的示数变大

D. 电流表的示数不变，电压表的示数不变

解析：由电路图可知，光敏电阻R和定值电阻R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。因为光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大，所以，当有烟雾遮挡射向光敏电阻R的激光时，光照强度减弱，R的阻值增大，电路中的总电阻增大，由I = [UR]可知，电路中的电流减小，即电流表的示数变小，故C、D错误；由U = IR可知，R0两端电压变小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R两端的电压变大，即电压表示数变大，故A错误，B正确。故选B。

二、分拣计数器

例2 （2022·辽宁·营口）某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图2所示。R2为定值电阻，R1为光敏电阻，当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光被遮挡一次，计数器会自动计数一次（计数器可视为电压表）。闭合开关，激光被遮挡瞬间，下列说法正确的是（ ）。

A. 电阻R1的阻值变小

B. 通过R2的电流变大

C. 电阻R1两端的电压变大

D. 电阻R2两端的电压变大

解析：两电阻串联，计数器（电压表）测R1的电压，已知当有光照射时R1阻值变小，故激光被遮挡瞬间电阻R1变大，故A错误；由串联电路中电阻的规律可知，电路的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路的电流变小，故B错误；根据U = IR可知，电流变小时，R2兩端的电压变小，由于电源电压不变，由串联电路的电压规律可知，R1两端的电压变大，故C正确，D错误。故选C。

三、测量光照度

例3 （2022·江苏·镇江）如图3所示，RG是光敏电阻，R是阻值为10 kΩ的定值电阻，电源电压U = 9 V。光敏电阻RG的阻值与光的照度（光照越强，照度越大，单位为Lux）的关系如图4所示，当照度增大时，RG的阻值将___________。小芳将量程为0～3 V的电压表接入图3电路，将其改装成照度表，为使光的照度增大时电压表的示数也增大，则该电压表应并联在___________两端，能够测量的最大照度为___________Lux。改装完成后，若小芳将电源换为电压可调电源（调节范围为12～15 V），且将R换为可调电阻（调节范围为5～20 kΩ），则该装置所能测量的最大照度为 Lux。

解析：由图4可知，光敏电阻RG的阻值随光的强度的增大而变小。由图3可知，两电阻串联，又知道光敏电阻RG的阻值随光的照度的增大而变小，根据串联分压原理，为使光的照度增大时电压表的示数也增大，应将电压表并联在定值电阻R的两端；当电压表达到3 V时，电路中的电流为：I = [URR=3 V10 000 Ω] = 0.000 3 A，RG两端的电压为：UG = U - UR = 9 V - 3 V = 6 V，RG的阻值为：RG = [UGI=6 V0.0003 A] = 20 000 Ω = 20 kΩ，对照图4可得，此时的最大照度为1.2 Lux。换成可调电源和可调电阻后，为提高最大照度，应选择较小的电源电压和较小的定值电阻，当电源电压为12 V，电阻调至5 kΩ时，电压表仍并联在可调电阻的两端，当电压表示数达到3 V时，电路中的电流：I′ = [UG′R′] = [3 V5000 Ω] = 0.000 6 A，RG两端的电压为：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，对照图4可得，此时能测量的最大照度为1.4 Lux。故答案为：变小；定值电阻R；1.2；1.4。

通过以上典例剖析可知，解答光敏电阻的应用题可归纳为三步：首先明确控制电路的工作原理；其次明确电表的测量对象；最后利用串联电路特点和欧姆定律进行求解。