实验技术与管理 子,若物体在外力作用下(如用手向下拉,或向上托)离开平衡位置少许,然后释放,则物体 就在平衡点附近作简谐振动,其周期为 r=2x、M+pM 式中p是待定系数它的值近似为3,可由实验测得M是弹簧本身的质量而pM称为弹 簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周期T就可由(2)式计算出弹簧的劲度系数K (3)集成开关型霍尔传感器测量周期 集成开关型霍尔传感器(简称霍尔开关)主要由以下5个部份组成稳压器A,霍尔电 势发生器(霍尔片)B,差分放大器C,施密特触发器D和OC门输出E,如图1所示。图中 (1)(2)(3)表示霍尔开关的三个引出端点 中心 UT 3 图1霍尔开关图 在(1)(2)端输入电压Vc,经稳压器A稳压后加在霍尔片B的两端,由霍尔效应原 理:当霍尔片处于磁场中,且磁场方向垂直于通以电流的方向时,则在与这两者相垂直的 方向上将有霍尔电势差V输出,该信号经C⑩两部份处理后,成为方波输送到OC门输 出。当作用于霍尔片的磁场逐渐变化,而到达某一值B时,触发器D将会输出高电压, 使三极管导通,此时OC门输出低电压,这种状态常称为“开”并把B称为霍尔开关的 “工作点”。而当作用于霍尔片的磁场到达另一值B时触发器D会输出低电压,三极管 截止,使OC门输出高电压,与上述对应,把这种状态称为“关”,而Bn称为霍尔开关的“释 放点”。这样两次电压变换,使霍尔开关完成了一次开关动作。B和B甲有一恒定的差 值,常将此差值BH=B-B甲称为磁滞 2.实验装置 实验装置如图2所示,其中1是底部带尖针的砝码托盘;2是可装卸的游标卡尺;3为 固定在游标卡尺活动卡上的反射镜4为小磁钢;5是集成霍尔开关,它可以同底板一起安 装到焦利秤上,6是周期测量仪、数字电压表及稳压源组合仪。整个装置采用了可拆装的 分立部件,使仪器更加直观,实验原理更容易理解 3.实验方法及结果 (1)用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K 调节实验装置底脚螺丝,使焦利秤立柱垂直,如图2,将弹簧和游标卡尺安装好,挂上 砝码盘(盘中先放l0g砝码),使砝码盘底部尖针靠近卡尺上的平面镜。在砝码盘内加入 c1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved.子 ,若物体在外力作用下(如用手向下拉 ,或向上托) 离开平衡位置少许 ,然后释放 ,则物体 就在平衡点附近作简谐振动 ,其周期为 T = 2π M + p M0 K (2) 式中p 是待定系数 ,它的值近似为1/ 3 ,可由实验测得 ,M0 是弹簧本身的质量 ,而pM0 称为弹 簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周期 T,就可由(2)式计算出弹簧的劲度系数 K。 (3) 集成开关型霍尔传感器测量周期 集成开关型霍尔传感器(简称霍尔开关) 主要由以下 5 个部份组成 :稳压器 A ,霍尔电 势发生器(霍尔片)B ,差分放大器 C ,施密特触发器 D 和 OC 门输出 E ,如图 1 所示。图中 (1) (2) (3) 表示霍尔开关的三个引出端点。 图 1 霍尔开关图 在(1) (2) 端输入电压 VCC ,经稳压器 A 稳压后加在霍尔片 B 的两端 ,由霍尔效应原 理 :当霍尔片处于磁场中 ,且磁场方向垂直于通以电流的方向时 ,则在与这两者相垂直的 方向上将有霍尔电势差 VH 输出 ,该信号经 C、D 两部份处理后 ,成为方波输送到 OC 门输 出。当作用于霍尔片的磁场逐渐变化 ,而到达某一值 Bop时 ,触发器 D 将会输出高电压 , 使三极管导通 ,此时 OC 门输出低电压 ,这种状态常称为“开”,并把 Bop称为霍尔开关的 “工作点”。而当作用于霍尔片的磁场到达另一值 Brp时 ,触发器 D 会输出低电压 ,三极管 截止 ,使 OC 门输出高电压 ,与上述对应 ,把这种状态称为“关”,而 Brp称为霍尔开关的“释 放点”。这样两次电压变换 ,使霍尔开关完成了一次开关动作。Bop和 Brp有一恒定的差 值 ,常将此差值 BH = Bop - Brp称为磁滞。 21 实验装置 实验装置如图 2 所示 ,其中 1 是底部带尖针的砝码托盘 ;2 是可装卸的游标卡尺 ;3 为 固定在游标卡尺活动卡上的反射镜 ;4 为小磁钢 ;5 是集成霍尔开关 ,它可以同底板一起安 装到焦利秤上 ;6 是周期测量仪、数字电压表及稳压源组合仪。整个装置采用了可拆装的 分立部件 ,使仪器更加直观 ,实验原理更容易理解。 31 实验方法及结果 (1) 用新型焦利秤测定弹簧劲度系数 K 调节实验装置底脚螺丝 ,使焦利秤立柱垂直 ,如图 2 ,将弹簧和游标卡尺安装好 ,挂上 砝码盘(盘中先放 10g 砝码) ,使砝码盘底部尖针靠近卡尺上的平面镜。在砝码盘内加入 021 实 验 技 术 与 管 理 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved