《電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)》ppt課件-文庫吧
2024-12-20 20:42 本頁面
【正文】 ， r為靈敏電流計(jì)內(nèi)阻 D為單位轉(zhuǎn)角的扭力矩， ?為偏轉(zhuǎn)角度 測(cè)量靈敏電流計(jì)靈敏度的電路 根據(jù)部分電路歐姆定律有： )( rRIVRR R gbab ???Ig為實(shí)驗(yàn)中固定通過電流計(jì)的電流，通過改變 V和 R控制； r為電流計(jì)內(nèi)阻。上式可改寫為 rVRRI RRbagb ??? )(R和 V為一線性函數(shù)關(guān)系，通過測(cè)量一系列的 (Vi， Ri)，去驗(yàn)證線性關(guān)系。 （如何驗(yàn)證？） )( bagbRRIRb??ra ?斜率： 截距的絕對(duì)值： )( ba bg RRbRI?? Si ， SV ? 根據(jù)線圈所受力矩列出其運(yùn)動(dòng)的微分方程如下： 電流計(jì)的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài) dtdpDNA B IMMMdtdJfDB??? ??????22NA B IDdtdpdtdJ ??? ???22rRNA Bp??2)( 為阻力系數(shù) 實(shí)驗(yàn)五 霍爾效應(yīng) ? 問題 1什么是霍爾效應(yīng)？ 2霍爾電壓與哪些因素有關(guān)？ 半導(dǎo)體 : P型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體 霍爾效應(yīng) 將通有電流的半導(dǎo)體薄片置于磁場中，并使薄片平面垂直于磁場方向， 漂移速度為 v的載流子，受到磁場力： 的作用 向某一側(cè)面積聚，在側(cè)面上積聚的電荷將在薄片中形成橫向電場 E，使載流子受到電場力 在開始階段，電場力比磁場力小，電荷將繼續(xù)向側(cè)面積聚。隨著積聚電荷的增加，電場不斷增強(qiáng)，直到載流子所受的電場力與磁場力相等 q vBf m ?He qEf ?em ff ?nqbIBaEUHH ??霍爾電壓： ? 令 為霍爾系數(shù) ， 則 ， 所以 nqR H 1? bIBRUHH ?IBbUR HH ?有以上關(guān)系式： 1 通過求出 RH，判別半導(dǎo)體的類型 2 與金屬相比，半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)更顯著 3 研究載流子濃度與溫度的變化規(guī)律 4根據(jù)霍爾電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系，霍爾片可以用來制作測(cè)量磁場的儀器 nqbIBaEUHH ??? 令 )(1 IBnqbU H ?????????nqbK H1? IBKUHH ?KH稱為霍爾靈敏度，它決定了 I、 B一定時(shí)霍爾電勢(shì)差的大??； KH由材料的性質(zhì)及元件的尺寸決定； 對(duì)一定的元件 KH是常量，單位為伏特每安培特斯拉； 對(duì)于 KH確定的元件，當(dāng)電流 I一定時(shí)，霍爾電勢(shì)差 UH與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B成正比，因而可以通過測(cè)量霍爾電勢(shì)差 UH而間接測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度 B。 ? 測(cè)量時(shí)注意： １使霍爾片平面與被測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量 B的方向垂直 ； ２由于不等位電勢(shì)差和副效應(yīng)的存在，這些情況下測(cè)量的電勢(shì)差與磁場、電流的方向有關(guān)，因此在測(cè)量時(shí)要改變磁場、電流的方向以消除這些附加誤差，故?。?+B、 +I）、（ +B、 I）、（ B、 I）、（ B、 +I）四種條件下進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量到的 UH取絕對(duì)值平均，作為測(cè)量結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)六 應(yīng)變式測(cè)力傳感器與非平衡電橋 ? 問題： 1 如何用金屬絲應(yīng)變片測(cè)量重量？ 2 非平衡電橋檢測(cè)微小信號(hào)的原理是什么？ ? 當(dāng)今屬絲電阻應(yīng)變片在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，此現(xiàn)象稱之為電阻應(yīng)變效應(yīng)。這也是電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。 應(yīng)變式電阻傳感器原理 ?SlR ?導(dǎo)體的電阻值： （ 1） 如果導(dǎo)線軸線方向施加拉力或壓力使之產(chǎn)生形變，其電阻值也會(huì)隨之變化，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變電阻效應(yīng)。 將式（ 1）兩邊取對(duì)數(shù) SlR lnlnlnln ??? ? （ 2） ??????? KK21)21( ???????????????????????llllllllRRlldlldd???????? 為金屬絲直徑）其中 (（ 4） (2)式兩邊微分則得 SdSldldRdR ????? （ 3） K為應(yīng)變片的靈敏系數(shù) U0 U 惠斯通電橋電路 1 2 3 4 R2 R1 R3 R4 電橋的 輸出電壓 URR RURR RUUUUU4342122124140 ????????在此初始狀態(tài)下， 即應(yīng)變片未承受應(yīng)變時(shí)， 調(diào)節(jié)其它橋臂電阻使電橋處于平衡狀態(tài)，即輸出電壓 032410 ??? RRRRU3241 RRRR ?從而可以得到電橋初始平衡條件為 非平衡電橋的工作原理及計(jì)算方法 當(dāng)應(yīng)變片承受應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片產(chǎn)生 的變化： 電橋處于不平衡狀態(tài)，其輸出電壓為 ： XKRR ?11 ??URRRURRRRUUUUU43421122124140 ??????????URRRRRRRRRR???????????????????????341211341111R2 U0 U 輸出端接差放的直流非平衡電橋電路 1 2 3 4 R1 R3 R4 A ?R1 ? 假設(shè)在初始狀態(tài)有 R1=R2， R3=R4 ，及 ?R1R1，簡化： URRURRRRU111111041211141 ?????????? ????存在非線性誤差，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)常采用差動(dòng)電橋以消除非線性誤差 非平衡電橋的工作原理及計(jì)算方法 URRRRRRRR
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