粤教版高中物理选修3-2第三章传感器第五节用传感器测磁感应强度预习导学案

第五节 用传感器测磁感应强度 【思维激活】 在用传感器测磁感应强度方面，在实际中有哪些应用，请举例说明 提示：如用磁传感器研究地磁场，测磁感应强度。 【自主整理】 1.磁传感器是把 磁感应强度 变成 电信号 ，从而实现磁感应强度测量的。 2.霍尔元件：能够把 磁感应强度 这个磁学量转换成 电压 这个电学量。 3.用传感器测磁感应强度时，通电螺线管产生 磁场 ，其方向符合 右手定则 。 【高手笔记】 干簧管的元件（图3-5-1）的结构 图3-5-1 很简单，只是玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁体如图3-5-3所示靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”，干簧管是一种能够感知磁场的传感器。 霍尔元件中半导体内部出现的电场E是个横向电场 FE​=qE=Bqv （1） 设载流子的浓度为P薄片宽度为b，厚度为d，通过电流I=Pqvbd则空速度代入（1）式，则 （2） （2）式两边同乘以b便得到 v=Eb= 上式中称为霍尔系数。 【名师解惑】 1.磁电感应式传感器工作原理 当一个W匝线圈相对静止地处于随时间变化的磁场中时，设穿过线圈的磁通量为Φ则线圈内的感应电势e与磁通量变化率有如下关系： 图3-5-2为恒定磁通式磁电传感器典型结构图。 图3-5-2 它由永久磁铁、线圈、弹簧、金属骨架等组成。 磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路中的工作气隙固定不变，因而气隙中磁通也是恒定不变的。其运动部件可以是线圈（动圈式），也可以是磁铁（动铁式），动圈式（图3-5-2（a））和动铁式（图3-5-2（b））的工作原理是相同的。当壳体随被测振动体一起振动时，由于弹簧较软，运动部件质量相对较大，当振动频率足够高（远大于传感器固有频率）时，运动部件惯性很大，来不及随振动体一起振动，近乎静止不动，振动能量几乎全被弹簧吸收，永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度，磁铁与线圈的相对运动切割磁力线，从而产生感应电势为： E=－B0lWv 式中：B0——工作气隙磁感应强度； l——每匝线圈平均长度； W——线圈在工作气隙磁场中的匝数； υ——相对运动速度。 【讲练互动】 例1.简述开磁路变磁通式磁电传感器测量旋转物体的匀速度原理。 图3-5-3 答案：如图3-5-3所示，线圈、磁铁静止不动，测量齿轮