傳感器讓我們的生活變得更加便利,其基本工作原理是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量,從而方便進(jìn)行測量、傳輸和控制。
(1)為了測量儲(chǔ)罐中某種不導(dǎo)電液體液面的高度,某同學(xué)利用平行板電容器制作了一個(gè)“液位監(jiān)測儀”,如圖1所示,將兩塊平行金屬板豎直插入到該液體中,液體填充在兩極板之間。兩極板分別用導(dǎo)線接到數(shù)字電容表上,數(shù)字電容表可顯示出電容器的電容,從電容的變化就可以知道容器中液面高度的變化。當(dāng)數(shù)字電容表示數(shù)增大時(shí),液面高度是上升還是下降?簡要說明理由。
(2)如圖2所示為大型電子地磅電路圖。不稱物體時(shí),滑片P在A端,滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大,電流最?。环Q重物時(shí),在壓力作用下滑片P下滑,滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻減小,電流增大。將電流表的電流刻度轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的重力刻度,就可以讀出被稱物體的重力。已知電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì);滑動(dòng)變阻器A、B間距離為L,最大阻值等于定值電阻R0的阻值;兩根彈簧的總彈力大小與形變量成正比,比例系數(shù)為k;電流表內(nèi)阻不計(jì)。請(qǐng)推導(dǎo)所稱重物的重力G的大小與電流I的關(guān)系式。
(3)利用霍爾元件可以進(jìn)行微小位移的測量。如圖3甲所示,在兩塊磁感應(yīng)強(qiáng)度相同、N極相對(duì)放置的磁體縫隙中放入霍爾元件,當(dāng)霍爾元件處于中間位置時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,霍爾電壓為0,將該點(diǎn)作為位移的零點(diǎn),當(dāng)霍爾元件沿±x方向移動(dòng)時(shí),同時(shí)通有如圖3乙所示的恒定電流I,由于不同位置處磁感應(yīng)強(qiáng)度B不同,在M、N表面間產(chǎn)生的電勢差UMN不同。在小范圍內(nèi),兩磁極間磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與位移x的大小成正比,比例系數(shù)為k。已知該霍爾元件長為a,寬為b,厚為c,單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n,電子的電荷量為e。請(qǐng)推導(dǎo)霍爾元件M、N表面間的電勢差UMN與位移x的關(guān)系式。
【考點(diǎn)】常見傳感器的工作原理及應(yīng)用;霍爾效應(yīng)與霍爾元件;閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式;電容器的動(dòng)態(tài)分析(U不變)——板間距離變化;含容電路的動(dòng)態(tài)分析.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:152引用:1難度:0.5
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