题目内容
8.阅读短文,回答问题压力传感器
压力传感器种类很多,电子秤中测力装置所使用的电阻应变式压力传感器就是其中的一种,它能够将被测量的压力信号转化成电压信号.电阻应变式压力传感器的原理如题
(1)图所示,金属梁右端为固定端,左端为自由端,金属梁的上、下表面各紧贴一块相同的应变片、应变片结构如题(2)图所示,它主要是由基底、金属电阻丝和引线等组成,电阻丝固定在基底上,当应变片被拉长时,金属电阻丝同时被拉长,电阻线的电阻变大.反之,当应变片被压缩时,金属电阻丝变短,电阻丝的电阻变小.
当自由端受到向下的压力F时,金属梁向下弯曲,上应变片被拉长,下应变片被压缩.如果上、下金属电阻丝有大小不变的电流I通过时,上应变片引线间两端电压为U1,下应变片引线间两端电压为U2,传感器可以通过输出两个电压的差值U(U=U1-U2)来反映压力F的大小.
请回答下列问题:
(1)压力传感器是将力的大小转换成为电压(选填“电流”或“电压”)的装置.
(2)压力F增大时,下应变片金属电阻丝电阻变小.
(3)当金属梁受力向下弯曲时,U1变大,U2变小.(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)当金属梁没有受到压力时,由于两应变片的电阻相等,通过两应变片的电流相等,所以U1=U2,U=0.
分析 (1)从题目所给信息中可知,传感器传输的是电压的差值,用电压的差值来反映力F的大小;
(2)外力F增大时,上应变片被拉伸,下应变片被压缩,应变片长度发生变化,可知电阻的变化;
(3)根据串联电路电流的特点结合U=IR分析,以U1=U2,U=0的原因;
(4)外力F增大时,上面金属电阻丝被拉伸,下面金属电阻丝被压缩,电阻丝长度发生变化,可知电阻的变化;在电流相同时,根据U=IR分析,电压随电阻的变化.
解答 解:(1)传感器把两个电压的差值输出,用来反映力F的大小,所以这种力传感器是将力的大小转换为电压的装置;
(2)外力F增大时,上应变片金属电阻丝长度变大,电阻变大,下应变片金属电阻丝长度变短,电阻变小;
(3)当金属梁受力向下弯曲时,上面金属电阻丝长度变大,电阻变大,下面金属电阻丝长度变短,电阻变小;由欧姆定律可知,电压U=IR,电流一定时,电阻越大,导体,U1变大,U2变小;
(4)由题意可知,金属梁的上、下表面的应变片完全相同,即两应变片的电阻相同,且两应变片串联在电路中,所以通过两应变片的电流相等,根据U=IR可知,上应变片引线间两端电压为U1和下应变片引线间两端电压为U2相等;即U1=U2,U=U1-U2=0.
故答案为:(1)电压;(2)小;(3)变大;变小;(4)两应变片的电阻相等,通过两应变片的电流相等.
点评 本题考查了有关电子秤的知识,从题干中获取有用的信息是解题的关键.
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