交流电第三讲：电感和电容对交流电的作用传感器.ppt

第三讲 电感和电容对交流电的作用传感器 夏邑高中高三物理 通直流 阻交流通低频 阻高频 电感对交变电流的作用 低频扼流圈 L大 高频扼流圈 L小 电感 电容对交流电的作用 感抗 1 反映电感对交变电流阻碍作用的大小 2 影响感抗大小的因素 内因自感系数越大 外因交流的频率f 具体关系 a 低频扼流圈 b 高频扼流圈 通直流 阻交流 通过低频 阻高频 通交流 隔直流通高频 阻低频 隔直电容器 高频旁路电容器 C小 电容对交变电流的作用 容抗 1 反映电容对交流的阻碍作用 2 影响容抗大小的因素 电容越大 交流的频率越高 电容器对交流的阻碍作用就越小 容抗越小 应用 1 隔直电容 隔直流 通交流 2 高频旁路电容 让高频交流信号通过电容 而将低频信号送到下一级 作用 通高频 阻低频 3 能量的转化 电能和电场能往复转化 1 如图所示 从ab端输入的交流含有高频和低频成分 为了使R上尽可能少地含有高频成分 采用图示电路 其L的作用是 C的作用是 解析 因L有 通低频 阻高频 的特点 因此L的作用是阻挡高频成分 而通过L后还有少量的高频成分 利用C 通高频 阻低频 的特点 使绝大部分高频成分从C流过 阻挡高频成分 使绝大部分高频成分从C流过 2 如图所示 当交流电源的电压 有效值 U 220V 频率f 50Hz时 三只灯A B C的亮度相同 L无直流电阻 1 将交流电源的频率变为f 100Hz 则 2 将电源改为U 220V的直流电源 则 A A灯比原来亮B B灯比原来亮C C灯和原来一样亮D C灯比原来亮 AC BC 直流电只受直流电阻的影响 线圈除受直流电阻的影响还受感抗的阻碍作用 串联分压 3 在电子技术中 从某一装置输出的电流常常既有交流成分 又有直流成分 如果只需要把交流成分输送到下一级装置 只要在两级电路之间接入一个电容器 称做隔直电容器 就可以了 电容器应并联还是串联接入电路 右图所示的接法对吗 为什么 解 电容器应串联接入电路 图示接法是正确的 由于电容器串联接入电路 直流成分不能通过 而交流成分可以通过电容器被输出到下一级装置 4 在电子技术中 从某一装置输出的交流常常既有高频成分 又有低频成分 如果只需要把低频成分输送到下一级装置 只要在下一级电路的输入端并联一个电容器就可以达到目的 如右图 具有这种用途的电容器叫做高频旁路电容器 请说明它的工作原理 答 电容器对高频成分的容抗小 对低频成分的容抗大 如图这样联接 高频成分就通过 旁路 的电容器 而低频成分输送到下一级装置 可见 在电子技术中 电容广泛应用 1 传感器的概念 2 传感器的工作原理 3 敏感元件 1 光敏电阻 光电传感器 2 热敏电阻和热电阻 温度传感器 3 电容式传感器 位移传感器 4 霍尔元件 磁传感器 非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量 传感器是指这样一类元件 它能够感受诸如力 温度 光 声 化学成分等非电学量 并能把它们按照一定的规律转换为电压 电流等电学量 或转换为电路的通断 5 干簧管 磁场传感器 传感器 采集信息 一般转化电学量 制作传感器的常用元器件 1 光敏电阻 光敏电阻实物图 电阻小 电阻大 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 特点 作用 例1 如图所示 R1 R2为定值电阻 L是小灯泡 R3为光敏电阻 当照射光强度增大时 A 电压表的示数增大B R2中电流减小C 小灯泡的功率增大D 电路的路端电压增大 R3RIU1 IR1 U2 E Ir U1 U E Ir IL I I2 ABC 动态分析 2 热敏电阻和金属热电阻 金属的电阻率随温度的升高而增大 电阻增大 用金属丝可以制作温度传感器 称为热电阻 常用的一种热电阻是用铂制作的 与金属不同 温度上升时 有些半导体的导电能力增强 电阻增小 因此可以用半导体材料制作热敏电阻 与热敏电阻相比 金属热电阻的化学稳定性好 测温范围大 但灵敏度较差 热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 特点 作用 例2 有定值电阻 热敏电阻 光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A B两点后 用黑纸包住元件置入热水中 观察欧姆表的示数 下列说法正确的是 A 置入热水中与不置入热水中相比 欧姆表示数变化较大 这只元件一定是热敏电阻B 置入热水中与不置入热水中相比 欧姆表示数不变化 这只元件一定是定值电阻C 用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比 欧姆表示数变化较大 这只元件一定是光敏电阻D 用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比 欧姆表示数相同 这只元件一定是定值电阻 ACD 图丙是测量的电容式传感器 原理是 压力F 由于C 1 d 压力F作用在可动电极上 引起极板间距d的变化 通过测出C的变化 测量压力F的变化 图丁是测量的电容式传感器 原理是 位移x 由于C随着电介质进入极板间的长度发生变化 通过测出C的变化 测量位移x的变化 3 电容式传感器 例3 随着生活质量的提高 自动干手机已进入家庭 洗手后 将湿手靠近自动干手机 机内的传感器便驱动电热器加热 有热空气从机内喷出 将湿手烘干 手靠近干手机能使传感器工作 是因为 A 改变了湿度B 改变了温度C 改变了磁场D 改变了电容 D 例4 传感器是一种采集信号的重要器件 如图是一种测定压力的电容式传感器 当待测压力F作用于可动膜片产生变形 引起电容的变化 若将电容器 灵敏电流计和电源串联接成闭合电路 那么 A 当F向上压膜片电极时 电容将减小B 当F向上压膜片电极时 电容将增大C 若电流计有示数 则压力F发生变化D 若电流计有示数 则压力F不发生变化 C s 4K d b变小 Q CU U不变 C变大 BC 电阻传感器的应用 例5 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件 现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线 要求特性曲线尽可能完整 已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 5 将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中 杯内有一定量的冷水 其他备用的仪表和器具有 盛有热水的热水瓶 图中未画出 电源 3V 内阻可忽略 直流电流表 内阻约1 直流电压表 内阻约5k 滑动变阻器 0 20 开关 导线若干 1 在图 a 中画出实验电路图 2 根据电路图 在图 b 所示的实物图上连线 3 简要写出完成接线后的主要实验步骤 解析 常温下待测热敏电阻的阻值R1 约4 5 较小 应该选用安培表外接法 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 热敏电阻两端的电压由零逐渐增大 滑动变阻