Question

如圖5-6所示是一種測量血壓的壓力傳感器在工作時的示意圖.薄金屬片P固定有4個電阻R₁、R₂、R₃、R₄（如圖5-7所示），左邊是它的側面圖，這四個電阻連接成電路如圖5-8所示，試回答下列問題：

（1）開始時金屬片中央O點未加任何壓力，欲使電壓表無示數(shù)，則4個電阻應滿足怎樣的關系？

（2）當O點加一個壓力F后發(fā)生形變，這時4個電阻也隨之發(fā)生形變，形變后各電阻大小如何變化？

（3）電阻變化后，電阻的A、B兩點哪點電壓高？它為什么能測量電壓？

圖5-6

圖5-7

圖5-8

Answer 1

解析：（1）本題是電路中A、B兩點間電壓與4個電阻的關系，由于電壓表的電阻可看作無窮大，因此本電路是R₁、R₂的串聯(lián)電路與R₃、R₄的串聯(lián)電路并聯(lián)，伏特表電路相當于一根電橋，要使伏特表無讀數(shù)，即A、B兩點電勢相等則有：R₁/R₂＝R₃/R₄或R₁R₄＝R₂R₃.

（2）當O點加垂直于金屬片的壓力后，金屬片發(fā)生形變，由于電阻是固定在金屬片上的（由上圖），因此R₁、R₄被拉長，R₂、R₃被拉寬，根據(jù)電阻定率，則R₁、R₄增大，R₂、R₃減小，顯然，這時A、B兩點電壓不再相等.

（3）電阻增大，電壓降增大，電阻減小，電壓降減小，故在R₁、R₂的串聯(lián)電路上R₁上的電壓降增大，R₃、R₄串聯(lián)電路上R₃電壓降減小，所以A點電壓高于B點電壓.測量血壓時，血壓越高，壓力F越大，金屬片形變越顯著，電阻變化越大，因而電壓表示數(shù)越大，于是就能根據(jù)電壓表示數(shù)的大小來測量血壓的高低了.當然在實際上由于金屬片形變較小，所以電阻變化也較小，A、B兩點間電壓還要經(jīng)過放大才能通過電表指示出來，有的還可以轉換成數(shù)字顯示出來.

答案：（1）R₁R₄＝R₂R₃.

（2）R₁、R₄增大，R₂、R₃減小.

（3）A點電壓高于B點電壓；壓力F越大，金屬片形變越顯著，電阻變化越大，因而電壓表示數(shù)越大，于是就能根據(jù)電壓表示數(shù)的大小來測量血壓的高低了.