应变片的原理、特性、电路和应用

直流应变电桥和直流应变电桥——振幅和重量的测量

作者：头铁的小甘

实验目的：了解金属箔式和半导体式应变片的结构和原理

掌握单臂、双臂和全臂工作过应变电桥的原理和工作情况

了解直流应变电桥测量振幅和重量的原理和方法

实验仪器：直流稳压电源、电桥、金属箔式应变片、半导体应变片、差动放大器、测微头、V/F表低频振荡器、激振器ΙΙ、环形砝码、待测重物、示波器

实验原理：金属式电阻变化量随形状变化如下式所示

其中R为电阻，l,S,ρ分别为金属长度，金属横截面积，和金属电阻率，设ε为金属应变，由于金属圆柱横截面积与其长度有关，

其中μ称为泊松比，

金属材料的电阻率相对变化和体积的相对变化有下面的关系

对于半导体材料由于具有压阻效应，沿着半导体材料某个轴向施加一定的力二产生应变时，他的电阻率发生变化的现象。

σ为作用在材料某个轴向上的应力，π为半导体材料在受力方向上的压阻系数，再加上形状变化引起的电阻变化

平衡电桥式接法。如下图所示，在一个电桥电路中，我们以a作为标准，其中b,c称为a的邻臂，而d称为他的对臂，在平衡电桥电路方程中，对臂的极性相同，与邻臂极性相反，他们满足方程

下面三图中以中间的图形为例，这个电路称为双臂电桥电路，其中，a,b两个应变片电阻相对变化相反，c,d则是平衡电阻，因此左图表示单臂接法，中间的为双臂接法，右图为全臂接法。

经过简化之后，输出电压可以表示为

由于在R》ΔR，所以得到上面的简化式子，而б为二次项及以上的忽略误差。

实验内容：1.接通总电源及差动放大器的电源，将差动放大器两输入端和地端连接短路调零，并且将放大器输出端连接V/F表，把放大增益调到最大，调整差动放大器上的调零旋钮，使表头指示为零。

2.关闭总电源，并且按图（A）连接线路，其中R1,R2,R3为平衡电阻，R4为金属箔式应

变片，调节RW的值使得输出为0

3.打开总电源，把砝码加到测量横梁的圆形平台上，每次增加一个砝码，记录所加砝码

的总质量和差动放大器的输出端接到V/F表上的读数。

4.用一个差模变化的金属箔式应变片代替其中一个平衡电阻，构成双臂工作电路，调整

RW使得输出为0的初始状态，并重复3中的操作。

5．把所有的平衡电阻用过金属箔应变片替代并且构成全臂工作电路，调整RW使得输出为0的初始状态，重复3的测量

6.将半导体应变片替代金属箔式应变片，分别构成单臂和全臂工作电路，调整RW使得

输出为0的初始状态，分别重复3的测量。

7保持半导体应变片双臂工作电路不变，然后下图接线，打开激振器的开关，选取方式二，将其输出接到V/F表，并选取F档，测量振动的频率，把低通滤波器输出接到示波器的通道，观察低通滤波器的输出波形，并改变振动频率（5，10，15，20，25HZ），记录下不同振动频率下的V PP值，并画图分析

实验要求：画图分析，找出金属箔式应变片的工作电路的灵敏度，半导体应变片的灵敏度。并找到半导体应变片的振幅----频率特性

数据处理：1直流金属箔式应变片称重

1. 半导体应变片的称重和幅频特性曲线

幅频特性曲线：

高考物理电路的基本规律及其应用单元测试题(含答案)

2019高考物理电路的基本规律及其应用单元测试题(含答案) 由查字典物理网为您提供的电路的基本规律及其应用单元测试题，大家一定要在平时的练习中不断积累，希望给您带来帮助! 一、选择题 1. 关于电源的电动势，下列说法正确的是( ) A.电源的电动势等于电源两端的电压 B.电源不接入电路时，电源两极间的电压大小等于电动势 C.电动势的国际单位是安培 D.常见的铅蓄电池电动势为1.5V 【答案】选B. 【详解】电源电动势等于电源路端电压与内电压之和，只有外电路是断路时，电源两端的电压等于电源电动势，A错，B对；电动势的国际单位是伏特，C错；常见铅蓄电池的电动势为2 V，D错. 2.下列关于电源电动势的说法中正确的是( ) A.在某电池的电路中，每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 V B.电源的路端电压增大时，其电源的电动势一定也增大 C.无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变 D.电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多

【答案】选C. 【详解】由E= 得E=2 V，则A错误；电源的电动势与外电路无关，只由电源自身的性质决定，则B错C对；电源的电动势大，所提供的能量不一定大，电源的电动势取决于通过电源的电量与电动势的乘积，D错误. 3.某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图所示的电路，研究串并联电路的特点.实验中观察到的现象是( ) A.K2断开，K1与a连接，三只灯泡都熄灭 B.K2断开，K1与b连接，三只灯泡亮度相同 C.K2闭合，K1与a连接，三只灯泡都发光，L1、L2亮度相同 D.K2闭合，K1与b连接，三只灯泡都发光，L3的亮度小于L2的亮度【答案】选D. 【详解】K2断开，K1与a连接时三只灯泡串联，三只灯泡应该亮度相同，A错误；K2断开，K1与b连接时，L1、L2两只灯泡串联，L3被断开没有接入电路，B错误；K2闭合，K1与a连接时只有L2亮，L1和L3被短路，C错误；K2闭合，K1与b连接时，L1和L3并联，然后与L2串联，此时三只灯泡都发光，L3的亮度与L1的亮度相同，都小于L2的亮度，D正确. 4.如图所示，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正

应变片及其原理

应力与应变的概念应力所谓“应力”，是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。如图1所示：在圆柱体的项部向其垂直施加外力P的时候，物体为了保持原形在内部产生抵抗外力的力——内力。该内力被物体（这里是单位圆柱体）的截面积所除后得到的值即是“应力”，或者简单地可概括为单位截面积上的内力，单位为Pa（帕斯卡）或N/m2。例如，圆柱体截面积为A(m2),所受外力为P(N 牛顿)，由外力=内力可得，应力：（Pa或者N/m2）这里的截面积A与外力的方向垂直，所以得到的应力叫做垂直应力。图1 应变当单位圆柱体被拉伸的时候会产生伸长变形ΔL，那么圆柱体的长度则变为L+ΔL。这里，由伸长量ΔL和原长L的比值所表示的伸长率（或压缩率）就叫做“应变”，记为ε。与外力同方向的伸长(或压缩)方向上的应变称为“轴向应变”。应变表示的是伸长率（或压缩率），属于无量纲数，没有单位。由于量值很小(1×10-6百万分之一)，通常单位用“微应变”表示，或简单地用μE表示。而单位圆柱体在被拉伸的状态下，变长的同时也会变细。直径为d0的棒产生Δd的变形时，直径方向的应变如下式所示：这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。轴向应变与横向应变的比称为泊松比，记为υ。每种材料都有其固定的泊松比，且大部分材料的泊松比都在0.3左右。应力与应变的关系各种材料的应变与应力的关系已经通过实验进行了测定。图2所示为一种普通钢材（软铁）的应力与应变关系图。根据胡克定律，在一定的比例极限范围内应力与应变成线性比例关系。对应的最大应力称为比例极限。

或者图2 应力与应变的比例常数E 被称为弹性系数或扬氏模量，不同的材料有其固定的扬氏模量。综上所述，虽然无法对应力进行直接的测量，但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。应变片的构造及原理应变片的构造应变片有很多种类。一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。应变片的原理将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即：其中，R：应变片原电阻值Ω（欧姆） ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω（欧姆） K：比例常数(应变片常数) ε：应变不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。

呼和浩特市高考物理一轮专题：第32讲电路的基本规律及应用B卷

呼和浩特市高考物理一轮专题：第32讲电路的基本规律及应用B卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共9题；共18分) 1. （2分）电阻R1 与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，则当R1 与R2串联后接入电路中时，R1和R2两端电压之比U1∶U2为（） A . 1∶2 B . 2∶1 C . 1∶4 D . 4∶1 2. （2分）下列用电器正常工作时，在相同的时间内产生热量最多的是（） A . “220V，60W”的电风扇 B . “220V，60W”日光灯 C . “220V，60W”的电热器 D . 一样多 3. （2分） (2019高二上·宝山期中) 在如图所示的电路中，输入电压U=8V，灯泡L标有“3V 6W”字样，M 为电动机．若灯泡恰能正常发光时，电动机的输入电压是（） A . 3V B . 5V C . 8V

D . 11V 4. （2分） (2017高二上·九江期末) 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，平行板电容器C 的两金属板水平放置，R1和R2为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，A为理想电流表．开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态．在P向上移动的过程中，下列说法正确的是（） A . A表的示数变大 B . 油滴向下加速运动 C . G中有由b至a的电流 D . 电源的输出功率一定变大 5. （2分） (2017高二上·黑龙江期中) 如图所示，电源电动势大小为E，内阻大小为r，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中（） A . 灯泡L变亮 B . 电流表读数变大，电压表读数变小 C . 电源的总功率先变大后变小 D . 处于电容器C两板间某固定的正点电荷的电势能变大 6. （2分）在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则（）

电阻应变测量原理及方法

目录电阻应变测量原理及方法 (2) 1. 概述 (2) 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (2) 2.1电阻应变片的工作原理 (2) 2.2电阻应变片的构造 (4) 2.3电阻应变片的分类 (4) 3. 电阻应变片的工作特性及标定 (6) 3.1电阻应变片的工作特性 (6) 3.2电阻应变片工作特性的标定 (10) 4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (12) 4.1电阻应变片的选择 (12) 4.2电阻应变片的安装 (13) 4.3电阻应变片的防护 (14) 5. 电阻应变片的测量电路 (14) 5.1直流电桥 (15) 5.2电桥的平衡 (17) 5.3测量电桥的基本特性 (18) 5.4测量电桥的连接与测量灵敏度 (19) 6. 电阻应变仪 (24) 6.1静态电阻应变仪 (24) 6.2测量通道的切换 (26) 6.3公共补偿接线方法 (27) 7. 应变-应力换算关系 (28) 7.1单向应力状态 (28) 7.2已知主应力方向的二向应力状态 (29) 7.3未知主应力方向的二向应力状态 (29) 8. 测量电桥的应用 (31) 8.1拉压应变的测定 (31) 8.2弯曲应变的测定 (34) 8.3弯曲切应力的测定 (35) 8.4扭转切应力的测定 (36) 8.5内力分量的测定 (36)

电阻应变测量原理及方法 1. 概述电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1所示。测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。电阻应变测量方法又称应变电测法，之所以得到广泛应用，是因为它具有下列优点 1．测量灵敏度和精度高。其分辨率达1微应变（με），1微应变=10-6应变（ε）。 2．测量范围广。可从1微应变测量到2万微应变。 3．电阻应变片尺寸小，最小的应变片栅长为0.2毫米；重量轻、安装方便，对构件无附加力，不会影响构件的应力状态，并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。 4．频率响应好。可从静态应变测量到数十万赫的动态应变。 5．由于在测量过程中输出的是电信号，易于实现数字化、自动化及无线电遥测。 6．可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。 7．可制成各种高精度传感器，测量力、位移、加速度等物理量。该方法的缺点是： 1．只能测量构件表面的应变，而不能测构件内部的应变。 2．一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一个方向的应变，不能进行全域性的测量。 3．只能测得电阻应变片栅长范围内的平均应变值，因此对应变梯度大的应力场无法进行测量。 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 2.1 电阻应变片的工作原理由物理学可知，金属导线的电阻值R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，若图1 用电阻应变片测量应变的过程

【物理文档】2019届高中物理二轮复习热点题型专练专题7.2电路的基本规律及应用及答案(1).doc

专题7.2 电路的基本规律及应用 1.如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表和电流表。初始时S 与S均闭合，现将 S断开，则 ( ) A．的读数变大，的读数变小 B．的读数变小，的读数变大 C．的读数变小，的读数变小 D．的读数变大，的读数变大答案：D 解析：将S断开后，闭合电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律可得：I ＝E R＋r ，干路电流I减小，路端电压U＝E－Ir变大，电阻R3两端的电压U3＝E－I(R1 ＋r)增大，通过电阻R3的电流I3＝U 3 R 3 变大，选项D正确，A、B、C错误。 2.如图所示电路中，4个电阻阻值均为R，开关S闭合时，有质量为m、带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间。现断开开关S，则下列说法不正确的是 ( ) A．小球带负电 B．断开开关后电容器的带电量减小 C．断开开关后带电小球向下运动 D．断开开关后带电小球向上运动答案：D 3．在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有两个错误电路，如图所示。电源内阻不计，导线连接良好，若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：

a．电珠L不亮；电流表示数几乎为零 b．电珠L亮度增加；电流表示数增大 c．电珠L开始不亮；后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断 d．电珠L不亮；电流表从示数增大到线圈烧断与上述a b c d 四种现象对应的电路序号为 ( ) A．③①②④B．③④②① C．③①④②D．②①④③ 答案：A 4．电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内电阻分别为r1和r2，已知E1R，则 ( ) A．r1>r2，P1>P2B．r1P2D．r1>r2，P1

部分电路的基本规律二

部分电路的基本规律（二）五、分压作用和分流作用的实际应用（一）滑动变阻器的使用（二）电表对电路的影响 1．两个定值电阻R 1、R 2串联后接在输出电压U 稳定于12V 的直流电源上。有人把一个内阻不是远大于R 1、 R 2的电压表接在R 1的两端（如图甲所示），电压表的示数为８V 。如果他把此电压表改接在R 2两端，则电压表的示数将：Ａ。小于４V Ｂ。等于４V Ｃ。大于４V 小于８V Ｄ。等于或大于８V 2．在如右图所示的电路中，电压表的内阻为R V ＝1k Ω，其示数为10V ，电流表的示数为0.2A ，求待测电阻R x 的测量值和真实阻值。 3．在如右图所示的电路中，电压表的示数为4V ，电流表示数为0.04A ，电流表的内电阻为R A ＝0.5Ω。求待测电阻R x 的测量值和真实值。（三）电流表的改装 4．将量程为0.6A 的电流表改装成量程为15V 的电压表，电流表的内阻为8.5欧，则需要串联一个阻值为多少的电阻？ 5．将量程为0.6A 的电流表改装成量程为3A 的电流表，电流表的内阻为8.5欧，则需要并联一个阻值为多少的电阻？ V A R 图8-10 V A R

6．一电压表由电流表G 与电阻R 串联而成，如图所示．若在使用中发现此伏特计的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进 A ．在R 上串联一比R 小得多的电阻 B ．在R 上串联一比R 大得多的电阻 C ．在R 上并联一比R 小得多的电阻 D ．在R 上并联一比R 大得多的电阻（四）伏安法测电阻 7．在用伏安法测定金属丝的电阻（大约为几欧姆）时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：直流电源：电动势约4.5V ，内阻很小；电流表A 1：量程0～0.6A ，内阻0.125Ω；电流表A 2：量程0～3.0A ，内阻0.025Ω；电压表V ：量程0～3V ，内阻3k Ω；滑动变阻器R 1：最大阻值10Ω；滑动变阻器R 2：最大阻值50Ω；开关、导线等。（1）在所给的可供选择的器材中，应该选用的电流表是________，应该选用的滑动变阻器是______。（2）用所选的器材，在右边的方框中画出实验电路图。 8．用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所提供器材，器材规格如下： ①待测电阻Rx （约100Ω） ②直流电源E （输出电压12V ） ③直流毫安表A 1（量程0–0.6A ，内阻约60Ω） ④直流毫安表A 2（量程0–100mA ，内阻约10Ω） ⑤直流电压表V 1（量程0–30V ，内阻约30K Ω） ⑥直流电压表V 2（量程0–10V ，内阻约20K Ω） ⑦滑动变阻器R （阻值范围0-100Ω，允许最大电流1A ⑧电键一个，导线若干条在右边的方框中画出实验的电路图 . .

电阻应变片的结构及工作原理

电阻应变片的结构及工作原理电阻应变片的结构如图4-1-3所示，其中，敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的敏感部分，它是用金属丝或半导体材料制成的单丝或栅状体。引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带状导线。 (1)粘结剂：是具有一定电绝缘性能的粘结材料，用它将敏感栅固定在基底上。 (2)覆盖层：用来保护敏感栅而覆盖在上面的绝缘层。 (3)基底：用以保护敏感栅，并固定引线的几何形状和相对位置。电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变——电阻效应。我们知道，金属导线的电阻R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，即 A L R ρ= (4-1-3) 式中ρ是导线的电阻率。如果导线沿其轴线方向受力产生形变，则其电阻值也随之发生变化，这一物理现象被称为金属导线的应变——电阻效应。为了说明产生这一效应的原因，可将式（4-1-3）取对数后进行微分得 ρ ρd A dA L dL R dR +-= (4-1-4) 式中，L dL 为金属导线长度的相对变化，用轴向应变来表示，即L dL =ε；A dA 是截面积的相对变化。2r A π=（r 为金属导线的半径），，r dr A dA 2= r dr 是金属导线半径的相对变化，即径向应变 r 。导线轴向伸长的同时径向缩小，所以轴向应变与径向应变r 有下列关系： μεε-=r (4-1-5) 为金属材料的泊松比。根据实验，金属材料电阻率相对变化与其体积的相对变化之间的关系为V dV C d =ρρ，C 为金属材料的一个常数，如铜丝C =1 。由L A V ?= 我们可导出V dV 与、r 之间的关系。 1 2 3 4 5 图4-1-3 电阻应变片 1-敏感栅；2-引线；3-粘结剂； 4-覆盖层；5-基底

高中物理 7.3电路的基本规律及其应用教案新人教版

§7.3 电路的基本规律及其应用（复习学案）【复习目标】 1．理解闭合电路的欧姆定律并能应用。 2．掌握串，并联电路的特点。 3．能够对电表进行改装并知道其原理。 4．能够分析电路的动态问题。【自主复习】一闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路 (1)组成 ①内电路：的电路，内电阻所降落的电压称为 . ②外电路：的用电器和导线组成的电路，其两端电压称为外电压或路端电压. （2）在外电路中，沿电流方向电势．在内电路中，沿电流方向电势．（3）内外电压的关系：E ＝_________． 2．闭合电路欧姆定律（1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成_____，跟内、外电路的电阻之和成_____． (2)公式????? I ＝_____ (只适用于纯电阻电路).E ＝______ (适用于任何电路). 3．路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况：根据U ＝IR ＝E R ＋r R ＝E 1＋r R 可知，当R 增大时，U______． (2)特殊情况外电路断路时，R 为无穷大，I ＝0，U ＝ . 电源两端短路时，R ＝0，U ＝0，I ＝ . 4．路端电压跟电流的关系 (1)关系式：U ＝______. (2)用图象表示如下图所示．图象物理意义图线与纵轴交点表示______

提示：若—图象中的纵坐标()不是从零开始时，此时图线与横坐标的交点小于短路电流，但图线的斜率仍然等于电源的内阻．二串、并联电路 1．串、并联电路特点 2.几个有用的结论 (1)串联电路的总电阻____电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，串联总电阻____． (2)并联电路的总电阻_____电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻_____． (3)无论电阻怎样连接，每一段电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和．三与电学实验有关的基本仪器 1．小量程电流表(表头) 主要由磁场和放入其中可转动的_____组成，当线圈中有电流通过时，线圈在______作用下带动指针一起偏转，电流越大，指针偏转的角度越大，从表盘上可直接读出电流值．三个参数：满偏电流I g，表头内阻R g，满偏电压U g，它们的关系：U g＝_____. 2．电压表、电流表的改装

压力传感器工作原理

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 1、应变片压力传感器原理与应用：在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 1．1、金属电阻应变片的内部结构：它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 1．2、电阻应变片的工作原理：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m）

电路的基本定律

第一章电路的基本定律 1、集总电路：在任何时刻从具有两个端钮的理想元件的某一个端钮流入的电流将恒等于从另一个端钮流出的电流，并且元件两个端钮间的电压也是完全确定的，凡满足上述情况的电路元件称为集总参数元件，简称集总元件，由集总元件构成的电路称为集总电路。特点：理想化，不考虑分布参数，如分布电容、电感等。 2、电流电压的参考方向：先选定某一方向作为电流或电压的方向，这个方向叫参考方向。 3、有源、无源二端元件：有源：压源、电流源、受控源。无源：电阻、电容、电感 4、基尔霍夫定律：集总电路的基本定律电流定律KCL：在集总电路中，任何时刻对任一节点，所有支路的电流的代数和恒等于零。电压定律KVL：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压代数和恒等于零。欧姆定律：VCR 第二章电阻电路 1、电阻的Y接与△接的等效互换星形（Y形）电阻=三角形相邻电阻的乘积/三角形电阻之和三角形（△形）电导=星形相邻电导的乘积/星形电导之和 2、电源的等效变换：电压源、电阻的串联组合与电流源、电导的并联组合互换 =Us/R G=1/R i s 3、支路电流法：以支路电流为电路的变量，应用KCL和KVL，列出与支路电流数相等的独立方程，从而解的支路电流。四步骤： 3.1选定各支路电流的参考方向 3.2按照KCL，对（n-1）独立节点，列出节点方程 3.3选取独立回路，独立回路数应为L=b-(n-1)个并指定回路的绕行方向，应用KVL列出方程。 3.4求解上述b个独立方程，求出b个支路电流 4、回路法：是以一组独立的回路电流作为变量列写电路方程，求解电路的方法。四步骤： 4.1选定L个独立回路电流，回路电流的参考方向一般取顺时针方向，平面电路中的网孔都是独立回路。 4.2列出L个回路电流方程。注意自阻总是正的，互阻的正负则由相关的两个回路的电流通过公共电阻时两者的参考放否一直而定。 4.3联立求解回路电流方程。 4.4指定各支路电流的参考方向，支路电流则为有关回路电流的代数和。 5、节点电流法：以节点电压为电路的独立变量，应用KCL，列出与节点电压数相等的独立方程，从而解得节点电压和支路电流。 5.1指定参考节点，其余节点与参考节点间的电压就是节点电压，节点电压均以参考节点为“—”极性。 5.2列出节点电压方程。应注意自导总是正的，互导总是负的

电路的基本概念和基本定律

教案第一章电路的基本概念与基本定律

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三、电路的基本定律 1.有关电路结构的名词（1）支路：由单个或几个电路元件串联而成的电路分支。（2）节点：三条或三条以上支路的连接点。（3）回路：电路中任意一个由若干支路组成的闭合路径。（4）网孔：电路中的回路内部不含有支路的回路叫做网孔。 2.基尔霍夫电流定律（KCL）（1）任何时刻，流出（或流入）一个节点的所有支路电流的代数和恒等于零。ΣI=0（2）任何时刻流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。ΣI i=ΣI o 3.基尔霍夫电压定律（KVL）（1）任何时刻沿着一个回路的所有支路电压的代数和恒等于零。ΣU=0 （2）任何时刻沿任意闭合路径的全部电压升之和等于电压降之和。ΣU升= ΣU降四、例题讲解【例1-1】如图1-5所示，用方框代表某一电路元件，其电压、电流如图中所示。求图中各元件功率，并说明该元件实际上是吸收还是释放功率? 解 :(a)电压、电流的参考方向关联，元件的功率为P=UI=5×3=15 W >0，元件吸收功率。 (b)电压、电流的参考方向非关联，元件的功率为P=-UI=-5×3=-15 W <0，元件释放功率。 (c)电压、电流的参考方向非关联，元件的功率为P=-UI=-5×3=-15 W <0，元件释放功率。 (d)电压、电流的参考方向关联，元件的功率为P=UI=5×3=15 W >0，元件吸收功率。【例1-2】如图1-8所示电路，已知U S1=2V，U S2=6V，U S3=4V，R1=1.5Ω， R2=1.6Ω，R3=1.2Ω。按图示电流参考方向，若I1=1A，I2=-3A。试求:(1)电流I3;(2)电压U AC和U CD。解（略）见教材Ｐ5 【巩固小结】1．电压和电流的参考方向 2．基尔霍夫定律的应用【课后练习】Ｐ9 Ｔ3、Ｔ6、Ｔ7、Ｔ9、

应变片的工作原理

应变片的工作原理将应变片贴在被测定物上,使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理,通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金,其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即ΔR/R=K×ε 在这里R：应变片的原电阻值Ω ΔR:伸长或压缩所引起的电阻变化Ω K:比例常数(应变片常数） ε：应变不同的金属材料有不同的比例常数K.铜铬合金的K值约为2.这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。例如我们来计算1000×10?6的应变产生的电阻的变化。应变片的电阻值一般来说是120 欧姆，即 ΔR/120=2×1000×10—6 ΔR=120×2×1000×10?6= 0.24Ω 电阻变化率为ΔR/R=0.24/120=0。002→0.2％要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有韦斯通电桥回路的专用应变测量仪。应变片本身的追随能力可以达到数百kHz，通过组合的测定装置可以对冲击现象进行测量。行驶中的车辆，飞行中的飞机等各部位的变动应力可以通过应变片和测定装置进行初步的测量。测量电路：惠斯通电桥惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也可以用这个电路来测量。如图5 所示，惠斯通电桥由四个电阻组合而成。

图5 图6 如果R1 =R2 =R3 =R4 或R1×R2=R3×R4 则无论输入多大电压,输出电压e总为0，这种状态称为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。如图6 所示，将这个电路中的R1 用应变片相连，有应变产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压e的计算公式如下所示。 e=(1/4)*（ΔR/R）*E即e=(1/4)*K＊ε＊E 上式中除了ε 均为已知量，所以如果测出电桥的输出电压就可以计算出应变的大小。上例电路中只联入了一枚应变片，所以称为单一应变片法(1/4桥）。除此之外，还有双应变片半桥法及四应变片全桥法。如图7 所示,在电桥中联入了四枚应变片（全桥）。四应变片法是桥路的四边全部联入应变片，在一般的应变测量中不经常使用，但常用于应变片式的变换器中。如图7 所示，当四条边上的应变片的电阻分别引起如R1+ΔR1，R2+ΔR2，R3+ΔR3，R4+ΔR4 的变化时若四枚应变片完全相同,比例常数为K，且应变分别为ε1,ε2，ε3,ε4。则上面的式子可写成下面的形式。也就是说，应变测量时，邻臂上的应变相减,对臂上的应变相加。

南京市高考物理一轮专题：第32讲电路的基本规律及应用(I)卷

南京市高考物理一轮专题：第32讲电路的基本规律及应用（I）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共9题；共18分) 1. （2分）三个电阻的阻值之比为R1∶R2∶R3＝1∶2∶5，并联后接入电路，则通过三个支路电流的比值为（） A . 1∶2∶5 B . 5∶2∶1 C . 10∶5∶2 D . 2∶5∶10 2. （2分）磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程．已知某一表头G ，内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝5 mA，要将它改装为量程为0～3 A的电流表，所做的操作是（） A . 串联一个570 Ω的电阻 B . 并联一个570 Ω的电阻 C . 串联一个0.05 Ω的电阻 D . 并联一个0.05 Ω的电阻 3. （2分）如图所示为某一电路的局部，已知I=3A，I1=2A，R1=10Ω，R2=5Ω，R3=10Ω，则通过电流表的电流大小和方向分别为（） A . 1.5A，向右

B . 1.5A，向左 C . 0.5A，向右 D . 0.5A，向左 4. （2分） (2017高二上·淄川期末) 如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果滑动变阻器的滑片向b端滑动，则（） A . 电灯L更亮，电流表的示数减小 B . 电灯L更亮，电流表的示数增大 C . 电灯L变暗，电流表的示数减小 D . 电灯L变暗，电流表的示数增大 5. （2分） (2017高二上·珠海期末) 在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值阻，R5为可变电阻，电源的电动势为ε，内阻为r．设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U．当R5的滑动触点向图中a端移动时（） A . I变大，U变大 B . I变大，U变小 C . I变小，U变大

第1章电路基本概念和基本定律

第一章电路基本概念和基本定律知识要点 ·了解电路和电路模型的概念； ·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性； ·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。 1.1电路和电路模型 1.1.1 电路的概念 1. 电路及其组成简单地讲，电路是电流通过的路径。实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路，但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、

负载和中间环节。电源是向电路提供电能的装置。它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。图1-1所示的手电筒照明电路中，电池作电源，灯作负载，导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。图1-1手电筒照明实际电路 2. 电路的种类及功能工程应用中的实际电路，按照功能的不同可概括为两大类：一是完成能量的传输、分配和转换的电路。如图1-1中，电池通过导线将电能传递给灯，灯将电能转化为光能和热能。这类电路的特点是大功率、大电流；二是实现对电信号的传递，变换、储存和处理的电路，如图1-2是一个扩音机的工作过程。话筒将声音的振动信号转换为电信号即相应的电压和电流，经过放大处理后，通过电路传递给扬声器，再由扬声器还原为声音。这类电路特点是小功率、小电流。

应变片的类型及其工作原理

电阻应变片摘要：电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。本文详细介绍电阻应变片的分类，构造，工作原理及其应用。关键词：金属电阻应变片半导体应变片 1.电阻应变片的分类及其工作原理电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 2.金属电阻应变片 2.1金属电阻应变片的分类及其结构金属电阻应变片分为丝式、箔式，薄膜式三种。金属丝电阻应变片的典型结构见图。它主要由粘合层1、3，基底2、盖片4，敏感栅5，引出线6构成。图2.1-2 金属箔式应变片的敏感栅，则是用栅状金属箔片代替栅状金属丝。金属箔栅采用光刻技术制造，适用于大批量生产。由于金属箔式应变片具有线条均匀、尺寸准确、阻值一致性好、传递试件应变性能好等优点，因此，目前使用的多为金属箔式应变片，其结构见下图。

2.3金属电阻应变片工作原理简介金属电阻应变片的工作原理是电阻应变效应，即金属丝在受到应力作用时，其电阻随着所发生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化。电阻应变效应的理论公式如下:

由上式可知，金属丝在承受应力而发生机械变形的过程中，ρ、L、S三者都要发生变化，从而必然会引起金属丝电阻值的变化。当受外力伸张时，长度增加，截面积减小，电阻值增加;当受压力缩短时，长度减小，截面积增大，电阻值减小。因此，只要能测出电阻值的变化，便可金属丝的应变情况。这种转换关系为式中: R---金属丝电阻值的变化量; Ko---金属材料的应变灵敏系数,它主要由试验方法确定,且在弹性极限内基本为常数值; ε---金属材料的轴向应变值,即,因此又称ε为长度应变值,对金属丝而言, 其值勤在0.24--0.4之间. 在实际应用中，将金属电阻应变片粘贴在传感器弹性元件或被测饥械零件的表面。当传感器中的弹性元件或被测机械零件受作用力产生应变时，粘贴在其上的应变片也随之发生相同的机械变形，引起应变片电阻发生相应的变化。这时，电阻应变片便将力学量转换为电阻的变化量输出。 2.4金属电阻应变片电桥电路图金属电阻应变片应用于力学测量时，需要和电桥电路一起使用;由于应变片电桥电路的输出信号微弱，采用直流放大器又容易产生零点漂移现象，故多采用交流放大器对信号进行放大处理，所以应变片电桥电路一般都采用交流电供电，组成交流电桥。根据读数方法的不同，电桥又分为平衡电桥和不平衡电桥两种。平衡电桥仅适合测量静态参数，而不平衡电桥则适合测量动态参数。由于直流电桥和交流电桥在工作原埋上相似，为了方便起见，下面仅就直流不平衡电桥进行介绍。

电路的基本念与基本定律

电工技术A 上网教案课程编号：1950510；课程名称：电工技术A ；学时：54；学分：3；考试类型：统考、笔试；课程分类：必修课；课内总学时：59；实验总学时：10；讲课总学时：49；基本面向：非电类专业二年级学生；教学方式：课堂讲授、实验；教材：秦曾煌，《电工学》上册，高等教育出版社，1999；参考书：姚海彬《电工技术》（电工学I ），高等教育出版社。唐介，《电工学》，高等教育出版社。叶挺秀《电工电子学》，高等教育出版社。第1章电路的基本概念与基本定律本章基本要求： 1.了解电路模型及理想电路元件的意义； 2.理解电路变量（电压、电流及电动势）参考方向（及参考极性）的意义； 3.理解电路的基本定律（“Ω”、KCL 及KVL ）并能正确地应用； 4.了解电源的不同工作状态（有载、开路及短路）及其特征； 5.理解电气设备（或元件）额定值的意义； 6.能分析计算简单的直流电路及电路中各点的电位。本章重点内容：电路变量参考方向（及参考极性）及基本定律（“Ω”、KCL 及KVL ）的正确应用。本章学习时间：4学时第1节电路的的基本概念 1.电路的的组成及其模型 1）电路及其组成（1）电路：电流的通路称为电路。连续电流的通路必须是闭合的。（2）电路组成：电路由电源、负载及中间环节三部分组成。（3）电路的作用∶实现电能的传输和转换（或信号的传递及转换）。 2）电路的模型——有理想元件组成的电路。 (1)电源元件：电压源(E ,O R ),电流源(S I ,O R ),受控电源。 (2)负载元件：电阻元件R ，电感元件L ，电容元件C 。 (3)中间环节：导线、开关等。电压表，电流表等等 2．电路的的基本概念 1)电流 (1) 电流强度定义：单位时间内通过某导线横界面的电荷的多少。大小及方向都不随时间而变化的电流称为直流电流（这里指的是恒稳直流电流）；大小及方向随时间而变化的电流称为交流电流。 (2)电流的方向 ①实际方向：规定正电荷移动的方向（或者与负电荷移动方向相反的方向）。 ②参考方向：任意标定。一经标定就的依次为准，对电路进行分析和计算。若计算结果为正，则说明电流的实际方向与参考方向一致；若为负，则说明电流的实际方向与参考方向相反。只有标有参考方向才有正负之分，没有参考方向的正负是没有意义的。 (3)电路中电流的表示 ① ② ③ 2)电压

电路的基本规律及应用

电路的基本规律及应用一、电阻的串联与并联 U ＝U ＋U ＋U U ＝U ＝U ＝U 二、电动势和内阻 1．电动势 (1)定义：电源在内部移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功与移动电荷的电荷量的比值． (2)定义式：E ＝W q ，单位为V . (3)大小：电动势在数值上等于在电源内部非静电力把1 C 正电荷从负极移送到正极所做的功． 2．内阻：电源内部导体的电阻．三、闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比． (2)公式 ①I ＝E R ＋r (只适用于纯电阻电路)； ②E ＝U 外＋Ir (适用于所有电路)． 2．路端电压与外电阻的关系 ■判一判记一记易错易混判一判 (1)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比．( ) (2)当外电阻增大时，路端电压也增大．( ) (3)闭合电路中的短路电流无限大．( ) (4)电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压．( ) (5)非静电力做的功越多，电动势就越大．( ) (6)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大．( )

(7)电源的输出功率越大，电源的效率越高．( ) (1)当n 个等值电阻R 0串联或并联时，R 串＝nR 0，R 并＝R 0 n . (2)外电路任一处的一个电阻增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大；外电路任一处的一个电阻减小，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小． (3)纯电阻电路，内、外电路阻值相等时输出功率最大，P m ＝E 2 4r ；R 1R 2＝r 2时输出功率相等． (4)含电容器电路中，电容器是断路，电容器不是电路的组成部分，仅借用与之并联部分的电压，稳定时，与它串联的电阻是虚设，相当于导线，在电路变化时电容器有充、放电电流．题型I 电路的动态分析 1．判定总电阻变化情况的规律 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)． (2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小． (3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R 并与用电器并联，另一段R 串与并联部分串联．A 、B 两端的总电阻与R 串的变化趋势一致． 2．电路动态分析的两种常用方两法 (1)程序判断法：遵循“局部→整体→局部”的思路，按以下步骤分析： (2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论． 1．[电阻变化引起的动态分析问题] 如图所示，接通开关S ，在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，下列表述正确的是( ) A ．路端电压变小 B ．电流表的示数变大 C ．电源内阻消耗的功率变小 D ．电路的总电阻变大答案：A 2．[开关变化引起的动态分析问题] 在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，开关S 闭合前灯泡A 、B 、C

2019届高考物理一轮复习第八章恒定电流第2讲电路的基本规律及应用作业新人教版

第2讲电路的基本规律及应用 [课时作业] 单独成册方便使用 [基础题组] 一、单项选择题 1．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此( ) A ．电动势是一种非静电力 B ．电动势越大，表明电源储存的电能越多 C ．电动势的大小是非静电力做功能力的反映 D ．电动势就是闭合电路中电源两端的电压解析：电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项A 、B 错误，C 正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项D 错误．答案：C 2.如图所示，直线A 为某电源的U-I 图线，曲线B 为某小灯泡的U-I 图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是( ) A ．4 W,8 W B ．2 W,4 W C ．2 W,3 W D ．4 W,6 W 解析：电源的U-I 图线A 在纵轴上的截距表示电源电动势为E ＝3 V ，图线A 、B 的交点表示电路工作点，对应的工作电压为U ＝2 V ，工作电流为I ＝2 A ．用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率P 出＝UI ＝4 W ，电源的总功率 P 总＝EI ＝6 W ，选项D 正确．答案：D 3.(2018·陕西西安名校联考)某电路如图所示，已知电池组的总内阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝5 Ω，理想电压表的示数U ＝3.0 V ，则电池组的电动势E 等于( ) A ．3.0 V B ．3.6 V C ． 4.0 V D ．4.2 V 解析：由于电压表的示数为路端电压，而U ＝IR ，则I ＝U R ＝0.6 A ，由闭合电路欧姆定律可得E ＝I (R ＋r )＝0.6×(5＋1)V ＝3.6 V ，故选项B 正确．答案：B 4.如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S 闭合后，在滑动变阻器R 0的滑片向下滑动的过程中( )