423.50K

Category:

physics

Расчет чувствительности дифференциального емкостного датчика

1.

Задача 1. Получить уравнение для расчета
чувствительности
дифференциального
(разностного) емкостного датчика.

4.

S-?
C
0 S
; C'
0 S
d x
d x
C' C n2
V0 V
C' C n1
x n2
V0 V
xS
d n1
Vn2
S
dn1
;

5.

0 S
b 0
0 ab
x( r 1)
a) C
; b) C
x; c) C
(1
)
x
d
d
a

Задача 2. Какая сила прикладывается к
подвижной пластине емкостного датчика
смещения, если емкость датчика в
начальном состоянии равна 100 пФ,
напряжение питания равно 10 В, а
максимальное смещение составляет 2 мм.

8.

С = 100 пФ
V = 10 B
x = 2 мм
F-?

9.

С = 100 пФ
V = 10 B
x = 2 мм
F-?
E f E m Ee
1
1
1
E f d ( QV ) QdV VdQ
2
2
2
Ee d (QV ) QdV VdQ
Em Fdx

10.

С = 100 пФ
V = 10 B
x = 2 мм
F-?
E f E m Ee
dV 0
1
E f VdQ; Ee VdQ
2
1
VdQ VdQ Fdx
2
1 dQ
F V
2 dx

11.

С = 100 пФ
V = 10 B
x = 2 мм
F-?
1 dQ
F V
2 dx
dQ d (VC ) CdV VdC
1 2 dC
F V
2
dx
0 S
dC
dx
C
C
x
dx
x
2
CV
F
2x

12.

С = 100 пФ
V = 10 B
x = 2 мм
F-?
2
CV
F
2x
100 10 12 100
F
0.25 мкН
3
4 10
Ответ: F = 0.25 мкН

13.

Задача 3. Определить температурный
коэффициент сопротивления (чувствительность) полупроводникового материала при комнатной температуре, если
энергия активации полупроводника равна
0.8 эВ.

14.

T = 300 K
Ea = 0.8 эВ
a(T) - ?

15.

16.

n Const e
ne n
0e
Ed
2 kT
Ed
tga
;
2kT
Eg
tg
2kT
Ed
2 kT

17.

B
T
R (T ) A e Ae
R (T ) R (T0 ) e
Ea
2 kT
;
B (1 / T 1 / T0 )
dR
B
ST a (T )
2
RdT
T

18.

T = 300 K
Ea = 0.8 эВ
a(T) - ?
dR
B
ST a (T )
2
RdT
T
0 .8 1 .6
2
1
a (T )
5.2 10 K
2 1.38 9
Ответ: a = -5.2∙10-2 K-1

19.

20.

Задача 4. В измерительном мосте, изображенный на рис., сопротивления равны R1 =
5 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 4 Ом. Вольтамперная
характеристика нелинейного элемента имеет
вид: I = aU2. Определить коэффициент пропорциональности, если мост сбалансирован
при ЭДС батареи равной 12 В. Внутренним
сопротивлением батареи пренебречь.

21.

R1 = 5 Ом
R2 = 2 Ом
R3 = 4 Ом
I = a U2
E = 12 B
___________
a-?

22.

R1 = 5 Ом
R2 = 2 Ом
R3 = 4 Ом
I = a U2
E = 12 B
___________
a-?
a = I/U2 = 1/(UR)
R = R1R3/R2
U = E··R3/(R2 + R3)

23.

R1 = 5 Ом
R2 = 2 Ом
R3 = 4 Ом
I = a U2
E = 12 B
___________
a-?
a = R2(R2+ R3)/(E·R1R32)
Ответ: a = 0.0125 A/B2

24.

Задача 5. При насыщении магнитная
индукция чистого железа равна 2.2 Тл.
Учитывая, что a-Fe обладает ОЦК
решеткой с параметром 0.286 нм,
рассчитать магнитный момент, приходящийся на один атом железа (в
магнетонах Бора).

25.

B = 2.2 Тл
a = 0.286 нм
M-?

26.

B = 2.2 Тл
a = 0.286 нм
M-?
B = 0H + 0JM B ≈ 0JM

27.

B = 2.2 Тл
a = 0.286 нм
M-?

28.

B = 2.2 Тл
a = 0.286 нм
M-?
B = 0H + 0JM B ≈ 0JM

29.

B = 2.2 Тл
→
1s22s22p63s23p63d6s2
26Fe
a = 0.286 нм
M-?
s (l = 0)
p (l = 1)
d (l = 2)
m = -l … +l
Ответ:
Ma-Fe = 2.21 B (MFe = 4 B)

30.

Задача 6. На частоте 50 Гц удельные
потери на вихревые токи в сердечнике
из электротехнической стали при
индукции магнитного поля В = 1.2 Тл
составляют 6.5 Вт/кг. Определить
потери на вихревые токи в сердечнике
на частоте 400 Гц при магнитной
индукции 0.5 Тл, если масса сердечника
m = 0.5 кг.