高中物理传感器:高中物理传感器问题

2021/11/04 02:35 · 传感器知识资讯 ·  · 高中物理传感器:高中物理传感器问题已关闭评论
摘要:

高中物理传感器:高中物理传感器问题电路(甲)是变压器,当在原线圈中加上220V的交流电压时,在原线圈中有交流电流通过,从而在铁心中产生交变磁场。由于铁心闭合,通过铁心任一横截面的磁通量都相同,设为ф,于是每匝线中的磁通变化率均为△ф/△t,这样测得c,d两端电压为110V,可断定c、d间的线圈匝数为a、b间线圈匝数的

高中物理传感器:高中物理传感器问题  第1张

高中物理传感器:高中物理传感器问题

电路(甲)是变压器,当在原线圈中加上220V的交流电压时,在原线圈中有交流电流通过,从而在铁心中产生交变磁场。由于铁心闭合,通过铁心任一横截面的磁通量都相同,设为ф,于是每匝线中的磁通变化率均为△ф/△t,这样测得c,d两端电压为110V,可断定c、d间的线圈匝数为a、b间线圈匝数的一半,若在c、d间加110V交流电压,则铁心中的磁通量仍等于ф,每匝线圈中的磁通量变化率仍为△ф/△t,所以在a、b间可测得交流电压为220V。
电路(乙)是分压器,当在e、f两端间加上220V交流电压,在滑动变阻器R上都有电流通过,现测得g、h间电压为110V,则此时电阻e、g之间的电压也为110V,若改在g、h两点间有电流通过,而e、g两点没有电流。因此此时电阻上有e、g两点间的交流电压为零,而g、h两点间的交流电压为110V,故此在e、f间测得的交流电压只有110V。
6cm=0.06m
线框面积=0.06*0.06=0.0036m^2
因为感应电动势=B*S/△t
前3秒感应电动势=0.006*0.0036/3=7.2*10^(-6)V
后2秒感应电动势=0.006*0.0036/2=1.08*10^(-5)V
交流电的有效值是利用与直流电有相同的热效应来定义的:Q=I2Rt. 因此只要算出在一个周期内,两段时间内的热量的平均值,再开平就可以了.由图与题目条件可知,线框的感应电动势在前3s为7.2×10(-6)V,因为电阻为0.36Ω,感应电流=7.2×10(-6)/0.36=2×10^(-5)A;后2s内的感应电流为=1.08*10^(-5)/0.36=3×10^(-5)A,在一个周期5s内,电流平方的平均值=(I1^2*t1+I2^2*t2)=[2*10^(-5)^2*3+3*10^(-5)*2]=(12+18)^(-10)/5=6*10^(-10),开平方即得电流的有效值等于根号6×10^(-5)A
高中物理传感器:高中物理传感器问题  第2张

高中物理传感器:高中物理常见传感器种种.pdf

动;(3)电路连接完好 ,各个电路元件都处于正常工作
状态,则造成报警器不能工作的原 因是衔铁不能与 b
接触造成报警 电路不通 ,可能是 电路 中电流太小 ,线
圈匝数太少磁铁磁性太弱 ,不能控制电路接通 ,也可
能是弹簧的劲度系数太大等原 冈造成的.
2)光 电传感器
◇ 山东 张启光 李瑞芳 光电传感器一般 以光敏 电阻为主要元件 ,将光敏
电阻连接到电路中时,光照改变就会引起电路 中其他
传感器担负着信息的采集任务,在 自动控制巾发
电学量的改变,从而将光信号转换为电信号.
挥着重要作用 ,传感器能将 “感受”到的诸如力、热、
光、声等非电学量,按照一定规律转换为电压 、电流等 例 2 利用光敏
电学量或转换为电路 的通断等.本文按照 “感受”信号 电阻制作的光电传感
的不同和 “感受”原理 的不同分类介绍一些与高 巾物 器 ,可 以记录传送 带 回
理知识贴近的常见传感 。供同学们参考. 上:I件 的传输情况 ,
图2
如图2所示为某工厂
1 “感受”不同信号的传感器
成品包装车间的光 电传感记
根据传感器 “感受 ”到的不 信 号,如力、热、光 、
录器 ,光电传感器 B可以接受
声等信号 ,常见的如力电、热电、光电、声电等传感器.
到激光器A 发出的激光 ,每
1)热 电传感 器
丁件挡住A发出的激光时 ,光
热电传感器是指将温度信号转换成电信号的 一 图 3
电传感器输 出一个 电信号,并
类传感器 ,一般有两类:一一类是随温度变化弓I起传感
在屏幕 上二显示出电信号与时间的对应关系,如图3所
器中某个组件形状 的变化 (如热胀冷缩)达到转换信
示 ,若传送带匀速运动,每两个工件间的距离为 0.2
号 的 日的;还有 一类是 随温度变化引起 电阻的变化
rn,则下列说法正确的是 ( ).
(如半导体热敏电阻)达到转换信号的 口的.
A 传送带运动的速度是 0.1m ·s ;
例 1 如 图 l B 传送带运动的速度是 0.2ITI·S ;
所示 为某 宾馆 房 C 该传送带每小时输送工件 3600个;
间火 警报警 器 的 D 该传送带每小时输送工件 7

高中物理传感器:高中物理:传感器及其工作原理详解

展开全文
传感器
能够感受诸如力,温度,光,声,化学成分等物理量,并能把他们按照一定的规律转化为便于传送和处理的里一个物理量(通常是电流,电压等电学量)或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量,就可以很方便的进行测量,传输,处理和控制了。
传感器原理
传感器感受的通常是非电学量,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而它输出的通常是电学量,如电压值、电流值、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作,传感器原理如图所示。
传感器应用的一般模式
常见传感器的应用
光敏传感器——火灾报警器
1、光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。
2、光敏传感器的电阻随光照的增强而减小
光敏电阻一般由半导体材料做成,当半导体材料受到光照或者温度升高时,会有更多的电子获得能量成为自由电子,同时也形成更多的空穴,于是导电性能明显增强。
温度传感器的应用——电熨斗
由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器,它可以把热信号转换为电信号进行自动控制。
(1)电熨斗的构造:
(2)电熨斗的自动控温原理
其内部装有双金属片温度传感器,如上图所示
常温下,上、下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀大,下部金属膨胀小.则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热。温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用。
熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度。这是如何利用调温旋钮来实现的?
常温下,上、下触点应当接触,当温度过高时,双金属片的膨胀系数不同,上层金属的膨胀系数大于下层膨胀系数,上层金属向下弯曲的厉害,从而使上、下触点分离。通过调温旋钮来调节升降螺丝的升降来实现不同温度的设定。如需设定的温度较高,则应使升降螺丝下降;反之,升高。
测定压力的电容式传感器
当待测压力F作用于可动膜片电极上时,可使膜片产生形变,从而引起电容的变化,如果将电容器与灵敏电流计、电源串联,组成闭合电路,当F向上压膜片电极时,电容器的电容将增大。电流计有示数,则压力F发生了变化(如图所示)
相比而言,金属热电阻化学稳定性好,测温范围大,而热敏电阻的灵敏度较好。
力传感器的应用——电子秤
(1)组成:由金属架和应变片组成
(2)电子秤的工作原理:如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定。在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩,上表面应变片的电阻变大,下表面的电阻变小.F越大,弯曲形变越大,应变片的阻值变化就越大,如果让应变片中通过的电流保持恒定,那么上面应变片两端的电压变大,下面应变片两端的电压变小,传感器把这两个电压的差值输出.外力越大.输出的电压差值也就越大。
声传感器的应用——话筒
(1)动圈式话筒的原理
话筒是把声音转变为电信号的装置。下图是动圈式话筒的构造原理图,它是利用电磁感应现象制成的。当声波使金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈(叫做音圈)随着一起振动。下图话筒的原理图音圈在永磁铁的磁场里振动,其中就产生感应电流(电信号)。感应电流的大小和方向都变化,振幅和频率的变化由声波决定.这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中就发出放大的声音。
(2)电容式话筒的原理:
如图所示,Q是绝缘支架,薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器,被直流电源充电。当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压。其优点是保真度好。
(3)驻极体话筒
①极化现象:将电介质放入电场中,在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象。
②驻极体:某些电介质在电场中被极化后.去掉外加电场,仍然会保持被极化的状态,这种材料称为驻极体。
③原理:同电容式话筒.只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜。
④特点:体积小.重量轻,价格便宜,灵敏度高.工作电压低,只需3~6V
霍耳元件
1、如图所示,厚度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当恒定电流I通过导体板时,导体板的左右侧面出现电势差,这种现象称为霍耳效应.在这个矩形半导体上制作四个电极EFMN就成为一个霍耳元件,能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
2、霍耳电压
①其中k为比例系数,称为霍耳系数,其大小与薄片的材料有关。
②一个霍耳元件的d、k为定值,再保持I恒定,则
的变化就与B成正比,因此霍耳元件,又称磁敏元件。
3、工作原理
霍耳元件就是利用霍耳效应来设计的。一个矩形半导体薄片,在其前、后、左、右分别引出一个电极,如图所示,沿EF方向通入电流I,垂直于薄片加匀强磁场B,则在MN间会出现电势差U,设薄片厚度为d,EF方向长度为l1,MN方向为l2。薄片中的带电粒子受到磁场力发生偏转,使N侧电势高于M侧,造成半导体内部出现电场,带电粒子同时受到电场力作用。当磁场力与电场力平衡时,MN间电势差达到恒定。
再根据电流的微观解释
整体得:

其中n为材料单位体积的带电粒子个数,q为单个带电粒子的电荷量。
则有
可见,U与B成正比这就是为什么霍耳元件能把磁学量转换成电学量的原因。
习题演练
1. 下图为包含某逻辑电路的一个简单电路图,L为小灯泡。光照射电阻时,其阻值将变得远小于R,则下列说法正确的是 ( )
A 该逻辑电路是非门电路;当电阻受到光照时,小灯泡L不发光
B 该逻辑电路是非门电路;当电阻受到光照时,小灯泡L发光
C 该逻辑电路是与门电路;当电阻受到光照时,小灯泡L不发光
D 该逻辑电路是或门电路;当电阻受到光照时,小灯泡L发光
2.如图所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器.值班室的显示器为电路中的电流表,a、b之间接报警器.当传感器R3所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 ( )
A.I变大,U变大
B.I变大,U变小
C.I变小,U变小
D.I变小,U变大
习题解析
1.B
2.C

高中物理传感器:高考考前必会:第十三章:传感器 高中物理概念+公式大全|高中物理知识大全

1、传感器:传感器是这样一类元件:它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成份等非电学量,并能把它 们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或者转换为电路的通断。
把非电学量转换为电学量以后, 就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
2.传感器原理
传感器感受的通常是非电学量,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等。
而它输出的通常是电学量,如电压值、电流值、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作,传感器原理如图所示。
3、几种常见的传感器:
(1)力传感器的应用——电子秤。?
(2)声传感器的应用——话筒。?
(3)温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅、测温仪。
(4)光传感器的应用——光电鼠标器、火警报警器、光控开关等。
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