动态悬挂法测定工程材料的杨氏模量.ppt

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1、主讲教师:基础物理实验中心基础物理实验中心 1/4/20231/4/2023向安润用电位差计测量电动势用电位差计测量电动势用电压表直接测量电源电动势，由于用电压表直接测量电源电动势，由于电源内阻产生电压降而使结果偏小。本实电源内阻产生电压降而使结果偏小。本实验通过电位差计来测量未知电动势，采用验通过电位差计来测量未知电动势，采用两种基本测量方法两种基本测量方法补偿法补偿法和和比较法比较法，从而解决了测量不准的问题。该方法的优从而解决了测量不准的问题。该方法的优点是点是测量精密度高、测量范围宽广。测量精密度高、测量范围宽广。【实验简介实验简介】【实验目的实验目的】1掌握电位差计的工作原理、电路结

2、构掌握电位差计的工作原理、电路结构和特点。和特点。2学习用线式电位差计测量电动势。学习用线式电位差计测量电动势。1一般方法一般方法在测量电池电动势在测量电池电动势Ex时，一般是在电池两时，一般是在电池两端并联上伏特表，此时端并联上伏特表，此时由于电源内阻由于电源内阻r的存在，测量值不准！的存在，测量值不准！【实验原理实验原理】2补偿法补偿法DCSExIR在电阻两端加电压，接通开关，调节在电阻两端加电压，接通开关，调节C、D间电压（间电压（此电压在回路中与此电压在回路中与Ex 反向，起补偿反向，起补偿作用作用）使检流计（）使检流计（）中无电流，指针不偏转，）中无电流，指针不偏转，此时此时Ex=U

3、CD，测量此时测量此时UCD 即为待测电动势。即为待测电动势。补偿回路补偿回路【实验原理实验原理】3电位差计的电路及原理电位差计的电路及原理电位差计共有三个回路：上半部分为工作回路电位差计共有三个回路：上半部分为工作回路（n），），下半部分为两个补偿回路：下半部分为两个补偿回路：一个是标准电池补偿回路（一个是标准电池补偿回路（），），一个是待测电动势补偿回路（一个是待测电动势补偿回路（）。【实验原理实验原理】比较法比较法测电动势（测电动势（前提：保证工作回路电流前提：保证工作回路电流不变不变）。）。待测电动势补偿回路达到补偿时：待测电动势补偿回路达到补偿时：3电位差计的电路及原理电位差计的电路

4、及原理【实验原理实验原理】其中其中Ex（待测电池的电动势待测电池的电动势）未知，未知，ES（标准电池的标准电池的电动势电动势）已知。已知。Lx为为CD间长度，间长度，LS为为CD间长度，均间长度，均可测量。可测量。r0为为A、B间电阻丝单位长度的阻值。间电阻丝单位长度的阻值。（1）标准电池补偿回路达到补偿时：标准电池补偿回路达到补偿时：（2）（1）、（）、（2）两式相除，得：）两式相除，得：其中其中 ，称为电阻丝单位长度的电压降。，称为电阻丝单位长度的电压降。3电位差计的电路及原理电位差计的电路及原理【实验原理实验原理】（3）u UJ-11电位差计（十一线式电位差计）电位差计（十一线式电位差计

5、）u 检流计（检流计（AZ19型）型）u 直流稳压电源（直流稳压电源（3V）u 滑线变阻器滑线变阻器u 标准电池标准电池u 待测电池待测电池u 单刀单掷开关单刀单掷开关u 固定电阻固定电阻u 连接导线若干连接导线若干【实验仪器实验仪器】u UJ-11电位差计（十一线式电位差计）电位差计（十一线式电位差计）电阻线电阻线AB长长5.5m，5m往复绕在往复绕在11个接线插孔个接线插孔上，上，0.5m绕在绕在0B上。上。电阻丝电阻：电阻丝电阻：7.198/m电阻丝允许最大电流：电阻丝允许最大电流：0.2A【实验仪器实验仪器】AB0u检流计检流计（AZ19型）型）【实验仪器实验仪器】u直流稳压电源直流稳

6、压电源(3V)【实验仪器实验仪器】u滑线变阻器滑线变阻器312【实验仪器实验仪器】u 标准电池标准电池【实验仪器实验仪器】在室温在室温+20时时，=1.0186V1在在关闭关闭电源、断开电源、断开开关开关的情况的情况下连接电路；下连接电路；注意：注意：工作电源、工作电源、标准电池和标准电池和待测电池一待测电池一定要正极对定要正极对正极、负极正极、负极对负极。对负极。【实验内容与步骤实验内容与步骤】【实验内容与步骤实验内容与步骤】2校准电位差计校准电位差计（提供合适的工作电流提供合适的工作电流）并测）并测LS要求：电阻丝每米电压降约要求：电阻丝每米电压降约=0.2V/m工作电流过大过小，会使工作

7、电流过大过小，会使 UCD也过大过小，也过大过小，补偿回路将无法调到补偿状态。因而工作回路补偿回路将无法调到补偿状态。因而工作回路需要校准。需要校准。再再计计算算出出电电阻阻丝丝长长【实验内容与步骤实验内容与步骤】由给定公式计算出由给定公式计算出标标准准电电池池电动势电动势ES LS=5.093m (以室温20为例)校准方法：校准方法：接通电源开关接通电源开关S S1 1，接入标准电池接入标准电池E Es s，将插头将插头C C插在插在数字数字5 5的插孔上，滑动触头的插孔上，滑动触头D D移到移到0.0930m0.0930m处，按下触头处，按下触头D D ，调节滑线变阻器调节滑线变阻器R R

8、n n ，使检流计指针指零（注意检流使检流计指针指零（注意检流计档位的使用）。接通计档位的使用）。接通S S3 3（等于去掉保护电阻等于去掉保护电阻R R），），再再次微调次微调R Rn n ，使，使P P的指针指零，此时电阻丝上每米电压降的指针指零，此时电阻丝上每米电压降A A=0.20.2伏伏/米。米。测量测量Ls：实验中，调节滑线变阻器实验中，调节滑线变阻器R Rn n难以使检流计指针指零，难以使检流计指针指零，可以微调可以微调滑动触头滑动触头D D的位置，以使的位置，以使检流计指针指零，但检流计指针指零，但这时要记录这时要记录L Ls s的值（不是的值（不是5.0930m 5.0930

9、m）。）。【实验内容与步骤实验内容与步骤】断开断开S3 ，固定固定Rn和工作电源电压和工作电源电压（保持工保持工作电流不变作电流不变）。）。接入接入Ex，将滑动触头将滑动触头D D移到靠近尺的左边处，移到靠近尺的左边处，移动插头移动插头C C在不同插孔处，按下触头在不同插孔处，按下触头D D ，找出使找出使P P的指针偏转方向相反的两个相邻数字的插孔，的指针偏转方向相反的两个相邻数字的插孔，将插头将插头C C插在数字小的插孔上，然后向右移动触插在数字小的插孔上，然后向右移动触头头D D ，点按式点按式接触接触D D ，直到直到P P的指针指零。接通的指针指零。接通S3 ，稍微调节触头稍微调节触

10、头D D的位置的位置，当，当P P的指针不偏转的指针不偏转时时(灵敏度取较高的档位灵敏度取较高的档位)，记录，记录CDCD间电阻丝的间电阻丝的长度长度Lx 。3测测【实验内容与步骤实验内容与步骤】重复重复测测量量5次次 单位：单位：m 表测量长度表测量长度Ls、Lx【实验内容与步骤实验内容与步骤】12345平均值LsLx计算不确定度（不计B类不确定度）计算平均值计算平均值【实验内容与步骤实验内容与步骤】估算不确定度，写出结果表达式。估算不确定度，写出结果表达式。(1)EX不确定度【实验内容与步骤实验内容与步骤】(2)写出结果表达式 u 工作电源工作电源E、标准电池标准电池ES和待测电池和待测电

11、池Ex一定一定要正极对正极、负极对负极；要正极对正极、负极对负极；u 实验中禁止使滑动触头实验中禁止使滑动触头D在电阻丝上滑动着在电阻丝上滑动着找平衡点，以免磨损电阻丝，而是采用跃按方找平衡点，以免磨损电阻丝，而是采用跃按方式；式；u正确使用检流计；正确使用检流计；u标准电池内装有玻璃容器，容器内盛有化学标准电池内装有玻璃容器，容器内盛有化学液体，要防止震动和摔坏，不可倒置。液体，要防止震动和摔坏，不可倒置。【注意事项注意事项】1 1调节电位差计达到补偿状态的必要条件是调节电位差计达到补偿状态的必要条件是什么？（提示：什么？（提示：E E与与E ES S、E Ex x之间的极性有什么之间的极性有什么要求？）要求？）2 2电位差计在使用前为什么要进行校准？如电位差计在使用前为什么要进行校准？如何进行校准？何进行校准？3 3在用线式电位差计测量未知电动势时，电在用线式电位差计测量未知电动势时，电路接通后，检流计只向一个方向偏转，无法达路接通后，检流计只向一个方向偏转，无法达到补偿，分析此故障的原因，并提出排除故障到补偿，分析此故障的原因，并提出排除故障的方法。的方法。【思考题思考题】