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单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量).由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计.它主要由将流量

网友投稿  2023-04-15 00:00:00  互联网

◎ 题目

单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量).由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计.它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成.
传感器的结构如图所示,圆筒形测量管内壁绝缘,其上装有一对电极a和c,a,c间的距离等于测量管内径D,测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直.当导电液体流过测量管时,在电极a、c的间出现感应电东势E,并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q.设磁场均匀恒定,磁感应强度为B.
(1)已知D=0.40m,B=205×10-3T,Q=0.123/s,设液体在测量管内各处流速相同,试求E的大小(π去3.0)
(2)一新建供水站安装了电磁流量计,在向外供水时流量本应显示为正值.但实际显示却为负值.经检查,原因是误将测量管接反了,既液体由测量管出水口流入,从如水口流出.因为已加压充满管道.不便再将测量管拆下重装,请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法;
(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻,其阻值记为R.a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化,从而会影响显示仪表的示数.试以E、R.r为参量,给出电极a、c间输出电压U的表达式,并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响.
魔方格

◎ 答案

(1)导电液体通过测量管时,相当于导线做切割磁感线的运动,在电极a、c 间切割感应线的液柱长度为D,设液体的流速为v,
         则产生的感应电动势为
                   E=BDv                               ①
         由流量的定义,有Q=Sv=
πD2
4
v
                   ②
         式联立解得  E=BD
4Q
πD2
=
4BQ
πD

         代入数据得  E=
4×2.5×10-3×0.12
3×0.4
V=1.0×10-3V

(2)能使仪表显示的流量变为正值的方法简便,合理即可,如:
    改变通电线圈中电流的方向,是将磁场B反向,或将传感器输出端对调接入显示仪表.
(3)传感器的显示仪表构成闭合电路,有闭合电路欧姆定律I=
E
R+r
   U=IR=
RE
R+r
=
E
1+
r
R

    输入显示仪表测量的是a、c间的电压U,流量示数和U一一对应,E 与液体电阻率无关,而r随电阻率的变化而变化,由③式可看出,r变化相应的U也随之变化.在实际流量不变的情况下,仪表显示的流量示数会随a、c间的电压U的变化而变化,增大R,使R>>r,则U≈E,这样就可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响.
答:(1)E的大小为1.0×10-3V.
    (2)使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法将磁场B反向,或将传感器输出端对调接入显示仪表.
    (3)电极a、c间输出电压U的表达式为U=
RE
R+r
.增大R,使R>>r,U≈E,可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量).由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计.它主要由将流量…”主要考查了你对  【闭合电路欧姆定律】,【右手定则】,【导体切割磁感线时的感应电动势】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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