一、活动简介
延时电路构成的节能开关可以解决楼梯和楼道中的“长明灯”问题。光控电路则可以根据光线的强弱自动开关某些电器。有些城市中路灯的开启和关闭是由人工操作的，如果采用光控电路实现自动控制，可以减轻工人的劳动强度，更有效地节约能源。本活动所介绍的光控灯电路也是一个示意性电路，从中可以了解光控电路的工作原理。
二、活动目的
1．了解光敏电阻器的特性。
2．了解光控灯的工作原理。
3．掌握光控灯的调节方法。
4．思考光控电路的其它应用。
三、活动准备
1．实验套件：插接电路面包板；红色发光二极管一只；硫化镉光敏电阻器一只；680Ω（色环为蓝、灰、棕）、100kΩ（色环为棕、黑、黄）电阻器各一只；470kΩ微调电阻器一只；蜂鸣器一个；NPN型（9014）三极管两只；插接用短导线一根。
2．工具仪表：万用电表、尖嘴钳。
3．四节5号电池。
四、活动过程
1．通过实验了解光敏电阻器的特性
按照图1所示的电路，将一只发光二极管和一只光敏电阻器（光敏电阻器的外形如图2所示）串联起来接在6V电源上。当光敏电阻器处在亮光下时，它的阻值较小。所以发光二极管较亮。当用东西遮住光敏电阻器，使它处在较暗的环境下时，它的阻值较大，发光二极管几乎不亮。
2．用万用电表测量光敏电阻器的阻值
在一个光线较暗的室内，点一盏60W的白炽灯。用万用电表测量光敏电阻器的阻值（图3）记录下光敏电阻器距白炽灯不同距离时的阻值，记录在附表中。由于硫化镉光敏电阻器的离散性较大，所以测量的阻值会各不相同。
附表
与灯泡的距离 10cm 50cm 100cm 200cm 完全遮光时
光敏电阻值
3．制作光控灯电路
图4是延时灯电路的电路板插接实物图。按图4准备好电路插接面包板。
（1）将一根短导线按图插到电路插接面包板上。
（2）把两只电阻器插到电路板上。
（3）把发光二极管插到电路插接面包板上，正极在上，负极在下方。
（4）把两只三极管VT1（9014）插到电路插接面包板上，注意三极管的管脚极性。
（5）把光敏电阻器插到电路插接面包板上。
（6）把微调电阻器插到电路插接面包板上，注意微调电阻器旁边的一个脚不用。
（7）检查一下电路是否连接正确，接通电池正负极（正极在上边，负极在下边）。
（8）调整微调电阻器（阻值由小到大），使发光二极管刚好不亮。
（9）用手遮住光敏电阻器，发光二极管应能亮。
4．指导学生调节光控电路。
5．启发学生思考光控电路的其它应用。
6．指导学生评价及活动小结。
（1）检查学生通过活动是否了解光敏电阻器的特性。
（2）是否会组装和调试光控灯电路。
五、活动指导
1．光控灯电路的工作原理
图5是光控灯电路的电原理图。当光线较亮时，光敏电阻器的阻值较小，调整微调电阻器RP使三极管VT1基极的电压较低，三极管VT1和VT2不能导通，发光二极管不亮。如果环境光线变暗，光敏电阻器的阻值变大，三极管VT1基极的电压升高，三极管VT1和VT2同时导通，发光二极管亮。调整微调电阻器RP可以改变点亮发光二极管时的照度，微调电阻器RP的阻值越小，点亮发光二极管时的照亮要求就越高。
2．学生看书学习都需要一定的光照，光线太弱或光线过强，都对眼睛不利。为了保护视力可以做一个光控报警器，来监视阅读环境的亮度。图6就是一个光控报警器，它是将图4中的发光二极管和680Ω电阻器换成一个蜂鸣器而演变成的。当光线较暗时蜂鸣器会发出鸣叫，提醒人们开灯照明。
3．将图6的电路再改变一下，如图7所示。这个光控报警器就成了一个亮光报警器，当光线达到一定亮度时蜂鸣器才会发出鸣叫。
六、注意事项
在实验中要注意，由于硫化镉光敏电阻器的离散性较大，所以电路的调整是必不可少的。
七、有关知识
1．硫化镉光敏电阻器
目前最常见的光敏电阻器是硫化镉（Cds）光敏电阻器。光敏电阻器是利用半导体光敏导电的原理制造的。这种光敏电阻器的基座是陶瓷片，上面涂有硫化镉多晶体，再经烧结制成。光敏电阻器的表面还涂有防潮树脂。
光敏电阻器的光谱特性曲线与人眼对可见光的响应曲线比较接近。光敏电阻器的电阻值随光照强度而变化。在黑暗条件下它的电阻值可达10MΩ，在强光下它的电阻值仅为数百欧姆或数千欧姆。光敏电阻器的光照特性在多数情况下是非线形的，只有在微小区域内呈线形。光敏电阻器的电阻值有较大的离散性。
光敏电阻器的灵敏度是指光敏电阻器不受光照时的电阻值（暗阻）和受光照时的电阻值（亮阻）的相对变化值。在一般情况下，照度越低，单位照度改变时的电阻值变化越大。即在低照度下光敏电阻器的灵敏度较高。
2．其它的光电器件
除了硫化镉光敏电阻器外，还有一些经常使用的光电器件。如2CR系列硅光电池，它不仅可以作电源，而且也可以作光敏器件使用。如一块5×10mm\(^{2}\)的硅光电池在一定的光照下，开路电压可达0.5V，输出电流可达10mA左右。虽然硅光电池是一种理想的光电转换器，但是由于它的价格较贵，所以还没有大量推广使用。
光电二极管（如2CU型硅光电二极管）也是一种常用的光电器件，在暗光下它的反向电流极小，在光照下它的反向电流明显增大。遥控电视机中接收红外信号的光电器件就是光电二极管。还有一种光电三极管（如3DU型硅光电三极管），它是光电二极管与三极管的组合，它的灵敏度要比光电二极管高得多。由于管子中的三极管基极是与光电二极管相接的，所以光电三极管的外观只有两个电极，与光电二极管相似。
3．光控电路的应用
在养鸡场为了提高母鸡的产蛋率，除了供给必须的饲料外，充足的光照也是一个重要条件。在鸡舍中安置一套灯光自动控制系统，不仅可以减轻饲养员的劳动强度，而且可以提高鸡的产蛋率。在阴雨天鸡舍自然光照不足时，灯光自动控制系统可以自动开灯照明。(周海)