20xx人教版高中物理選修3-261傳感器及其工作原理(編輯修改稿)
2024-12-25 17:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沖發(fā)生器。這種霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器隨著轉(zhuǎn)速變化的磁場(chǎng)在帶電的半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓 , 控制電控單元 ( E C U ) 的初級(jí)電流。想想看 , 霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器與傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)比較 , 有什么優(yōu)點(diǎn)呢 ? 提示 : 相對(duì)于機(jī)械斷電器而言 ,霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器無(wú)磨損免維護(hù) , 能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境 ,還能精確地控制點(diǎn)火正時(shí) , 能夠較大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能 , 具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 探究一 探究二 探究三 ● 名師精講 ● 1 . 霍爾效應(yīng) : 如圖所示 , 厚度為 h , 寬度為 d 的導(dǎo)體放在與之垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的均勻磁場(chǎng)中 , 當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) , 在導(dǎo)體的上側(cè)面 A 與下側(cè)面 A39。 之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差 , 這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。 探究一 探究二 探究三 2 . 霍爾元件 : 霍爾元件就是利用霍爾效應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)的一個(gè)矩形半導(dǎo)體薄片 , 在其前、后、左、右分別引出一個(gè)電極 , 如圖所示 , 沿 PQ 方向通入電流 I , 垂直于薄片加勻強(qiáng)磁場(chǎng) B , 則在 MN間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差 U , 設(shè)薄片厚度為 d , PQ 方向長(zhǎng)度為 l1, MN 方向?yàn)?l2, 薄片中的帶電粒子受到磁場(chǎng)力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn) , 使 N 側(cè)電勢(shì)高于 M 側(cè) , 造成半導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)電場(chǎng)。帶電粒子同時(shí)受到電場(chǎng)力作用 , 當(dāng)磁場(chǎng)力與電場(chǎng)力平衡時(shí) , MN 間電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定 , 且有 q????2= q vB 。 再根據(jù)電流的微觀解釋 I = n q S v , 整理后 , 得 U=?? ???? ?? ??。 令 k=1?? ??, 因?yàn)?n 為材料單位體積的帶電粒子個(gè)數(shù) , q 為單個(gè)帶電粒子的電荷量 , 它們均為常數(shù) , 所以 U = k?? ????。 U 與 B 成正比 , 霍爾元件能把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。 探究一 探究二 探究三 特別強(qiáng)調(diào) 霍爾電勢(shì)高低的判斷方法 由左手定則判斷帶電粒子的受力方向 ,如果帶電粒子是正電荷 ,則拇指所指的面為高電勢(shì)面 ,如果是負(fù)電荷 ,則拇指所指的面為低電勢(shì)面 ,但無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷 ,四指指的都是電流方向 ,即正電荷定向移動(dòng)的方向 ,負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向。在判斷電勢(shì)高低時(shí)一定要注意載流子是正電荷還是負(fù)電荷。 探究一 探究二 探究三 【例題 2 】 ( 多選 ) 如圖是霍爾元件的工作原理示意圖 , 如果用 d 表示薄片的厚度 , k 為霍爾系數(shù) , 對(duì)于一個(gè)霍爾元件 d 、 k 為定值 , 如果保持 I 恒定 , 則可以驗(yàn)證 UH隨 B 的變化情況。以下說(shuō)法中正確的是( 工作面是指較大的平面 )( ) A. 將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面 , UH將變大 B. 在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí) , 霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 C. 在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí) , 霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 D. 改變磁感線(xiàn)與霍爾元件工作面的夾角 , UH將發(fā)生變化 探究一 探究二 探究三 解析 : 磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時(shí) , B 增大 , I 恒定 ,由公式 UH=?? ?? ????知 UH將變大 ,選項(xiàng) A 正確 。 地球兩極的磁場(chǎng)方向在豎直方向上 ,所以霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 ,使 B 與工作面垂直 ,選項(xiàng) B 正確 。 地球赤道上的磁場(chǎng)成水平方向 ,只有霍爾元件的工作面在豎直方向時(shí) , B 與工作面垂直 ,
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