華理大物實(shí)驗(yàn)報告

1實(shí)驗(yàn)名稱 電橋法測中、低值電阻.目的和要求.掌握用平衡電橋法測量電阻的原理和方法 ；.學(xué)會自搭電橋，且用交換法測量電阻來減小和修正系統(tǒng)誤差.學(xué)會使用QJ-23型惠斯登電橋測量中值電阻的方法 ；.學(xué)會使用QJ-42型凱爾文雙臂電橋測量低值電阻的方法.實(shí)驗(yàn)原理直流平衡電橋的基本電路如下圖所示。圖中Ra,Rb稱為比率臂，RS為可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻，稱為比較臂， Rx為待測電阻。在電路的對角線（稱為橋路）接點(diǎn) BC之間接入直流檢流計(jì)，作為平衡指示器，用以比較這兩點(diǎn)的電位。調(diào)節(jié)Rs的大小，當(dāng)檢流計(jì)指零時， B,C兩點(diǎn)電位相等UACUAB；UCDUBD,即IaRaIbRb；IxRxIsRs。因?yàn)闄z流計(jì)中無電流，所以 IaIx,IbIs,得到電橋平衡條件Rx—RRs。Rb.實(shí)驗(yàn)儀器直流電源，檢流計(jì)，可變電阻箱，待測電阻，元器件插座板，QJ24a型惠斯登直流電橋,QJ42型凱爾文雙臂電橋，四端接線箱，螺旋測微計(jì).實(shí)驗(yàn)方法.按實(shí)驗(yàn)原理圖接好電路；.根據(jù)先粗調(diào)后細(xì)調(diào)的原則，用反向逐次逼近法調(diào)節(jié)，使電橋逐步趨向平衡。在調(diào)節(jié)過程中，先接上高值電阻Rm,防止過大電流損壞檢流計(jì)。當(dāng)電橋接近平衡時，合上 KG以提高橋路的靈敏度，進(jìn)一步細(xì)調(diào)；.用箱式惠斯登電橋測量電阻時，所選取的比例臂應(yīng)使有效數(shù)字最多。4 44 4五.數(shù)據(jù)記錄與分析1.交換法研究自搭電橋的系統(tǒng)誤差-R/Rb=100/100R/Ra=10C/100Ars儀(◎)(TRS(◎)△R，S儀(◎)(TRS'(◎)Rs(Q)R's(Q)R(2294.7300.90.30.20.30.2R(31976.02015.02121rs^=（0.001Rs0.002m）,其中Rs是電阻箱示值，m是所用轉(zhuǎn)盤個數(shù),所以RX2 297.80.1 ,RX31995.40.8R/RbRS(Q)Rxi(Q)結(jié)論100/10051.051.0比例臂越小，有效數(shù)100/1000500.650.06字位數(shù)越多，測量結(jié)100/100005125.651.256果越精確。2.不同比例臂對測量結(jié)果的影響3.用箱式惠斯登電橋測量電阻RX比率CRS(Q)R(Q)結(jié)果R10.01509850.98比例臂C的選取應(yīng)使有效數(shù)字位數(shù)最多，從而提高測量精度R20.12990299.0R(31199019904.用開爾文電橋測量低值電阻銅棒長度/mm240.00280.00320.00360.00400.00440.00電阻值/10-%1.461.691.952.192.422.68銅棒平均直徑d=3.975mm（多次測量取平均）（末讀數(shù)—初讀數(shù)）- 4 電阻R—L —2L,由下圖中的擬合直線得出斜率Sd24k—20.00609，d則電阻率2 _ _ __ _32d2k 3.1420.006093.9751037.5610R/io3n之6二A-O'.00657呼爾正電值電眼銅林電用率的劉壯橫軸||：1cni:50.00mm想軸hR/io3n之6二A-O'.00657呼爾正電值電眼銅林電用率的劉壯橫軸||：1cni:50.00mm想軸h1所江2040一30B D.00609答：電橋仍保持平衡。在互換電源與檢流計(jì)位置前，電橋平衡條件為 Rx'Rs,互Rb換位置后的電橋線路如下。在新橋路內(nèi)，若 Ig0,檢流計(jì)無電流通過， A,D兩點(diǎn)電位相Umm六.分析討論題當(dāng)惠斯登電橋平衡后，若互換電源與檢流計(jì)位置，電橋是否仍保持平衡？試說明之。等。則有UcaUCD,UABUDB;1AIB,Ix Is,因而有IaRaIxRx;IbRb IsRs的關(guān)平衡。系。這樣Ra/RbRx/Rs。即Rx■RARs就是互換位置前的平衡條件。所以電橋仍保持Rb2實(shí)驗(yàn)名稱 靜電場測繪.目的與要求.學(xué)習(xí)用模擬法測繪靜電場的分布。.加強(qiáng)對電場強(qiáng)度和電勢的概念。.實(shí)驗(yàn)原理由于靜電實(shí)驗(yàn)條件苛刻且不穩(wěn)定，而穩(wěn)恒電流的電場和相應(yīng)的靜電場的空間是一致的,在一定的條件下，可以用穩(wěn)恒電流的電場來模擬測繪靜電場。靜電場與穩(wěn)恒電流場的對應(yīng)關(guān)系為靜電場導(dǎo)體上的電荷士Q電場強(qiáng)度E介電常數(shù)電位移D=E +1無荷區(qū)”EdS0電勢分布2U0穩(wěn)恒電流場極間電流I電場強(qiáng)度E電導(dǎo)率電流密度J=E無源區(qū)：EdS0電勢分布2U0根據(jù)上表中的對應(yīng)關(guān)系可知， 要想在實(shí)驗(yàn)上用穩(wěn)恒電流場來模擬靜電場， 需要滿足下面三個條件：⑴電極系統(tǒng)與導(dǎo)體幾何形狀相同或相似。⑵導(dǎo)電質(zhì)與電介質(zhì)分布規(guī)律相同或相似。⑶電極的電導(dǎo)率遠(yuǎn)大于導(dǎo)電質(zhì)的電導(dǎo)率，以保證電極表面為等勢面。以無限長同軸柱狀導(dǎo)體間的電場為例， 來討論二者的等效性。設(shè)真空靜電場中圓柱導(dǎo)體A的半徑為a,電勢為Ua；柱面導(dǎo)體B的內(nèi)徑為b,且B接地。導(dǎo)體單位長度帶電土 （即線密度）。根據(jù)高斯定理，在導(dǎo)體A、B之間與中心軸距離為r的任意一點(diǎn)的電場大小為E 20r電勢為導(dǎo)體A的電勢可表示為Ua ln-2 0a

于是在距中心r處于是在距中心r處b.bUrUalnlnra(4)此時的場強(qiáng)為 Er1ua/lnb (5)ra將A、B間充以電阻率為p、厚度為 的均勻?qū)щ娰|(zhì)，不改變其幾彳S]■條件及A、B的電位，則在A、B之間將形成穩(wěn)恒電流場。設(shè)場中距中心線r點(diǎn)處的電勢為U，在則在A、B之間將形成穩(wěn)恒電流場。導(dǎo)電質(zhì)環(huán)的電阻為從r到b的導(dǎo)電質(zhì)的電阻為電極A、B間導(dǎo)電質(zhì)的總電阻為由于A、B間為穩(wěn)恒電流場，則即比較(導(dǎo)電質(zhì)環(huán)的電阻為從r到b的導(dǎo)電質(zhì)的電阻為電極A、B間導(dǎo)電質(zhì)的總電阻為由于A、B間為穩(wěn)恒電流場，則即比較(10)和(4)式可知,流場模擬描繪靜電場。dRdrdrs2rb bRr dR——Inr2rbR In2aU RrU7玉b.bUUaIn—In—ra電流場中的電勢分布與靜電場中完全相同，可以用穩(wěn)恒電根據(jù)(4)可以導(dǎo)出rbUr或bUar anb1nnUr.Ua.實(shí)驗(yàn)儀器靜電場描繪儀，坐標(biāo)紙。.實(shí)驗(yàn)操作步驟.測量長的同軸圓柱體間的電場分布。(1)按照實(shí)驗(yàn)面板提示，選擇檢流計(jì)法，調(diào)整好儀器，選Ua10Vo(2)移動探針，分別取測量電位Ur為1V,3V,5V三個等勢面，每組均勻分布8點(diǎn)等勢點(diǎn)，測出各等勢點(diǎn)的坐標(biāo)，并列表記錄，將數(shù)據(jù)輸入電腦處理，得到測量半徑 r測(對應(yīng)有三個測量半徑)。(3)將三個等勢面的ri,并與(11)式的理論值r理比較，并求百分誤差。.測量平行輸電線間的電場分布(1)按照實(shí)驗(yàn)面板提示，選擇電壓法，調(diào)整好儀器，仍選Ua10V；(2)移動探針，分別取測量電位 Ur為1V,3V,5V,7V9V三個等勢面，每組均勻分布8點(diǎn)等勢點(diǎn)，曲率較大出取點(diǎn)應(yīng)稍密。五.數(shù)據(jù)記錄1.同軸電纜電流場模擬同軸圓柱帶電靜電場等勢圓測繪(1)電極半徑：正極a5.00mm,負(fù)極b75.00mm(2)等勢點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)序「、1V等勢點(diǎn)坐標(biāo)3V等勢點(diǎn)坐標(biāo)5V等勢點(diǎn)坐標(biāo)X1(cm)Y(cm)X2(cm)Y2(cm)X3(cm)Y3(cm)12.136.704.556.755.856.7523.652.665.704.156.455.3537.200.907.503.457.754.90413.186.059.604.008.865.20513.207.8911.007.309.606.15610.3511.509.859.258.218.3077.5012.108.159.957.828.5585.1011.656.549.836.908.4513.0012.0011.0010.009.008.007.006.005.004.003.002.001.000.00同軸電纜電流場模擬同軸圓柱帶電體靜電場等勢圓測繪橫軸：1cm1.00cm縱軸：同軸電纜電流場模擬同軸圓柱帶電體靜電場等勢圓測繪橫軸：1cm1.00cm縱軸：1cm1.00cm0 0 0 0 0電勢值（V）135X)(cm)7.687.777.73Y0(cm)6.556.726.69RP(cm)5.613.281.86（3）等勢圓理論半徑的計(jì)算及比較根據(jù)（11）式r」_U_及E 一回100%,bua ra當(dāng)Ur 1V時，ri 5.72cm, E 1.9%;當(dāng)U「 3V時，r3 3.33cm, E 1.5%;當(dāng)U「 5V時，B 1.94cm, E 4.1%;2.平行輸電線電流場模擬等值異號點(diǎn)電荷靜電場等勢線簇測繪六.分析討論題.根據(jù)測繪的等勢線和電場線的分布， 試分析哪些地方場強(qiáng)較強(qiáng)，那些地方場強(qiáng)較弱？答：根據(jù)（11）式，電場強(qiáng)度的大小E與半徑r成反比，越靠近內(nèi)電極A,電場越強(qiáng)，電場線越密。.對電極和導(dǎo)電紙的電導(dǎo)率各有什么要求， 為什么？兩者相互接觸的要求對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響，為什么？答：導(dǎo)電紙的電導(dǎo)率應(yīng)較小， 而電極的電導(dǎo)率遠(yuǎn)大于導(dǎo)電紙的電導(dǎo)率， 以保證電極表面為等勢面，3實(shí)驗(yàn)名稱 剛體轉(zhuǎn)動慣量的測量(扭擺).實(shí)驗(yàn)要求與目的.用扭擺測定多種形狀物理的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)；.觀察剛體的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量分布的關(guān)系；.驗(yàn)證平行軸定理；.實(shí)驗(yàn)原理將物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過0角。在彈簧恢復(fù)力矩作用下，物體就開始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運(yùn)動。根據(jù)虎克定律，彈簧受扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的恢復(fù)力矩M與所轉(zhuǎn)過的角度 0成正比，即Mk(1)式中：k為彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。根據(jù)轉(zhuǎn)動定律M=I3(式中，I為物體繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量，3為角加速度)得M/I⑵令2k/l,忽略軸承摩擦阻力矩，由式(1)、式(2)得d2 k出2 I上述方程表示扭擺運(yùn)動為簡諧振動，角加速度與角位移成正比，且方向相反。此方程的解Acos(t)Acos(t)；式中：A為簡諧振動的角振幅;為初相位角；3為圓頻率。此簡諧振動的周期T—2/Yk⑶由式(3)可知，只要實(shí)驗(yàn)測得物體扭擺的擺動周期，并在I和k中任何一個量已知時即可計(jì)算出另一個量。本實(shí)驗(yàn)測量形狀規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動慣量， 它的質(zhì)量和幾何尺寸通過量具直接測量得到， 再算出本儀器彈簧的k值。若要測定其他形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量， 只需將待測物體安放在本儀器頂部的各種夾具上，測定其擺動的周期，由式(3)即可算出該物體繞轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。I0時，當(dāng)轉(zhuǎn)軸平行移動理論分析證明，若質(zhì)量為I0時，當(dāng)轉(zhuǎn)軸平行移動距離X時，則此物體對新軸的轉(zhuǎn)動慣量變?yōu)?10+mE這就是轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)熟悉儀器的構(gòu)造和使用方法。(2)測定扭擺彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。(3)測定塑料圓柱體、金屬圓筒、木球與金屬細(xì)桿的轉(zhuǎn)動慣量，并與理論計(jì)算值相比較，求百分誤差。(4)改變滑塊在細(xì)桿的位置，驗(yàn)證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。.實(shí)驗(yàn)步驟(1)分別測出圓柱體直徑，圓筒內(nèi)外徑以及細(xì)桿長度，并分別測出它們的質(zhì)量。

①圓柱體直徑、圓筒內(nèi)外徑、球體直徑及細(xì)桿長度測量3次，取平均值；其中，圓柱體直徑、圓筒外徑和細(xì)桿長度用大游標(biāo)卡尺測量，圓筒內(nèi)徑用小游標(biāo)卡尺測量。②圓柱體、圓筒、球體及細(xì)桿的質(zhì)量用電子天平測量(2)物盤、圓柱體、圓筒、球體和細(xì)桿的擺動周期。①調(diào)整扭擺基座底腳螺釘，使水平儀中氣泡居中。1次.②裝上金屬載物盤，并調(diào)整光電探頭的位置使載物盤上擋光桿處于其缺口中央且能遮住發(fā)射紅外線的小孔。使用轉(zhuǎn)動慣量測試儀測定擺動周期 T0；使用累積放大法測量測量3次，取平均值。10個周期,③將塑料圓柱體、金屬圓筒垂直放在載物盤上，測定其擺動周期大法測量10個周期，測量①圓柱體直徑、圓筒內(nèi)外徑、球體直徑及細(xì)桿長度測量3次，取平均值；其中，圓柱體直徑、圓筒外徑和細(xì)桿長度用大游標(biāo)卡尺測量，圓筒內(nèi)徑用小游標(biāo)卡尺測量。②圓柱體、圓筒、球體及細(xì)桿的質(zhì)量用電子天平測量(2)物盤、圓柱體、圓筒、球體和細(xì)桿的擺動周期。①調(diào)整扭擺基座底腳螺釘，使水平儀中氣泡居中。1次.②裝上金屬載物盤，并調(diào)整光電探頭的位置使載物盤上擋光桿處于其缺口中央且能遮住發(fā)射紅外線的小孔。使用轉(zhuǎn)動慣量測試儀測定擺動周期 T0；使用累積放大法測量測量3次，取平均值。10個周期,③將塑料圓柱體、金屬圓筒垂直放在載物盤上，測定其擺動周期大法測量10個周期，測量3次，取平均值。T1、T2,使用累積放④取下載物金屬盤，裝上木球，測定擺動周期T3(計(jì)算木球的轉(zhuǎn)動慣量時,的轉(zhuǎn)動慣量)，使用累積放大法測量10個周期，測量3次，取平均值。應(yīng)扣除支架⑤取下木球，裝上金屬細(xì)桿(金屬細(xì)桿中心必須與轉(zhuǎn)軸重合)。測定擺動周期T4(計(jì)算金屬細(xì)桿轉(zhuǎn)動慣量時，應(yīng)扣除支架的轉(zhuǎn)動慣量) ，使用累積放大法測量10個周期，測量3次,取平均值。(3)計(jì)算出各物體繞中心對稱軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量的理論值。1_2 1 _2_2圓枉體I1—m1D2；圓筒I2-m2D2內(nèi)D2外；球體I38 81 2 ,,,—mbD3；細(xì)長桿10I4工m,L212TOC\o"1-5"\h\z(4)由載物盤擺動周期 Tc,塑料圓柱體的擺動周期 T1及圓柱體理論轉(zhuǎn)動慣量值 I1，算出彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù) k及載物盤的轉(zhuǎn)動慣量I1

_2 _2T1 T0I1I1T。2T12T。2(5)計(jì)算各物體轉(zhuǎn)動慣量的實(shí)驗(yàn)值。Ii(6)(5)計(jì)算各物體轉(zhuǎn)動慣量的實(shí)驗(yàn)值。Ii(6)驗(yàn)證轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。測出兩滑塊質(zhì)量m及其內(nèi)外徑DS內(nèi)，此時滑塊質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸距離分別為5DS外和長度Ls,將滑塊對稱放置在細(xì)桿兩邊的凹槽.00cm, 10.00cm, 15.00cm,2000cm,25.00cm,測定擺動周期00cm,25.00cm,測定擺動周期T。慣量時，應(yīng)扣除支架的轉(zhuǎn)動慣量)：分別計(jì)算出對應(yīng)轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)值(計(jì)算轉(zhuǎn)動kT2i ?42 I4將測量值與平行軸定理理論值 I將測量值與平行軸定理理論值 IIs2msX比較，求出實(shí)驗(yàn)值與理論值的百分差,

其中兩滑塊繞質(zhì)心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為:Is—msL12c1 ,—2 1 -Is—msL12216ms（Ds內(nèi)+Ds外）(7)測出的各項(xiàng)有關(guān)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果。四.數(shù)據(jù)記錄物體名稱顧里(g)幾何尺寸(cm)周期(s)轉(zhuǎn)動慣量理論值(103kgm2)實(shí)驗(yàn)值（103kgm2）亙分慶方(%)金屬載物盤10T8.21Io- To28.228.21I0斤；To2=0.5455To0.821塑料圓柱m1714.9D19.99410T113.32. 1二2I1 -m|D18=0.8926I近111 ,2 104=0.892609.99813.349.99213.33D19.994T11.333金屬圓通m2720.3D2外9.99810T216.59, 1 —2I1 -m1（D28D2外）=1.68782I 旦22 111 ,2 104=1.68210.39.99816.609.99816.59D2外9.998D2內(nèi)9.354T21.6599.3569.354D2內(nèi)9.354木球m3985.5D310.79210T11.91, 1一：2I3 -mhD310=1.1478二2,kT3I14=1.14800.0210.79411.9110.79011.90D310.792T31.191金屬細(xì)桿m）4132.0L61.00（已知）10T422.481 2I4—m4L12=4.0931? kT；I1J=4.09010.0822.4822.49T42.248

1.各物體轉(zhuǎn)動慣量理論值的計(jì)算TOC\o"1-5"\h\z1 2 1 3 2圓枉體：I1 —m1D12=—714.91039.99428 812 2 1 3圓筒：I2-m2D2內(nèi)D；外=—720.31038 84 3 210=0.892610kgm2 2 _4(9.99829.3542)104球體：細(xì)長桿:1 2I3而m3D3I4工m4L2121 。 C“4 3 210=0.892610kgm2 2 _4(9.99829.3542)104球體：細(xì)長桿:1 2I3而m3D3I4工m4L2121 。 C“985.510310.7922104=1,1478101—132.010361.0002104=4,093112103kgm23 210kgm2.扭轉(zhuǎn)系數(shù)k的計(jì)算3. 2由丁0=0,821s,T1=1,333s,11=0.892610kgm2I1 20.8926103k4 2-12=4 2 2=31.952210T1 T0 1.333 0.8213. 2kgm3.各物體轉(zhuǎn)動慣量的實(shí)驗(yàn)值計(jì)算1)載物盤的轉(zhuǎn)動慣量I0I1T02T12 年=0.8926103 20.821 21.333 20.821=0.5455103kg2)金屬圓筒的轉(zhuǎn)動慣量kT2 31,9522~~2I0=41031.65920.5455310=1.6821103kg工4. 1,68211.6878相對誤差E2 100%0.3%1.68783)木球的轉(zhuǎn)動慣量_2 ____ _3 _2kT_2 ____ _3 _2kT32 _31,952210 1.1912I3 ~~II0= 7~24 40.5473103=1.1480103kgm21.14801.1478相對誤差E3 100%0.02%1.14784)細(xì)長桿的轉(zhuǎn)動慣量31,9522103422.24823 2=4.090110kgm相對誤差E44.09014.09314.0931100%0.07%4.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理：滑塊質(zhì)量：240.1g;滑塊幾何尺寸：長度=3.318cm；外徑=3.504cm；內(nèi)徑=0.596cm；兩滑塊繞過質(zhì)心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量理論值：Is 2[]ms(DS內(nèi)+DS外)-1-msL1]=0.8197104kgm216 12x(102m)周期(s)實(shí)驗(yàn)值：kT2I I44(103kgm2)理論值：? ? 一 2I Is2msx.._3, 2、(10kgm)百分誤差ELI一Il100%I10TT5.0025.7425.7425.752.5741.27221.28250.810.0033.2833.2833.263.3274.86844.88400.315.0042.9742.9442.964.29610.846510.88650.420.0053.6453.6453.635.36419.196219.29000.525.0064.8764.8964.856.48729.967130.09450.4

如圖中線性擬合的結(jié)果，直線的斜率為 478.103310-3,也就是說ms239.0516g,實(shí)驗(yàn)測量ms240.1g,百分誤差為0.4%,同時，擬合所得的截距為 0.08224103kgm2,理論計(jì)算值為0.8197104kgm2,相對誤差為0.3%。六.提問與討論.彈簧扭轉(zhuǎn)系數(shù)k如何求得？金屬載物臺繞轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量為 I0,對應(yīng)的周期為T0,載物臺上放上規(guī)則幾何物體后的轉(zhuǎn)動慣量為I0I1,此時周期為T0,根據(jù)周期公式有T02,I0Tk2「I?！?1/k.什么是測量周期的累積放大法？實(shí)驗(yàn)中每次測量10個周期，測量三次，再求平均，這樣是為了消除測量單個周期引起的誤差。.如何驗(yàn)證平行軸定理？將滑塊對稱放置在細(xì)桿兩邊的凹槽內(nèi)，此時滑塊質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸距離為 x,若質(zhì)量為m的物體繞通過質(zhì)心軸白^轉(zhuǎn)動慣量為 10時，則此物體對新軸的轉(zhuǎn)動慣量變?yōu)?I。+mV這是轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。在實(shí)驗(yàn)中，分別將x取不同的值，同時根據(jù)測得的周期算出對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)動慣量，驗(yàn)證這些實(shí)驗(yàn)點(diǎn)是否呈線性關(guān)系，這就是平行軸定理的驗(yàn)證。4實(shí)驗(yàn)名稱 用波爾共振儀研究受迫振動.目的與要求.研究波爾共振儀中彈性擺輪受迫振動的幅頻特性和相頻特性;.觀察在一定阻尼矩下的共振現(xiàn)象，測量阻尼系數(shù)；.學(xué)習(xí)用頻閃法測定運(yùn)動物體的某些量。.原理簡述波爾共振儀是采用扭轉(zhuǎn)擺輪在彈性力矩作用下自由擺動， 在電磁阻尼力矩作用下作受迫振動來研究其特性的。當(dāng)擺輪在有空氣阻尼和電磁阻尼的媒質(zhì)中運(yùn)動并受到MMocost策動力矩的作用，其運(yùn)動方程為d2dt2bdtM0cost人2k b M0令0 —,2 —,m—0 (0d2dt2bdtM0cost人2k b M0令0 —,2 —,m—0 (0為系統(tǒng)的固有頻率,J J J為阻尼系數(shù)）則有d2 d萬2—dt dt當(dāng)振動達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時其振幅mcostm2 2 2\2 2 2（0 ） 4它和策動力矩的相位差arctg其共振圓頻率和振幅分別為三.實(shí)驗(yàn)儀器ZKY-BG波爾共振儀（同濟(jì)大學(xué)）四.實(shí)驗(yàn)方法1.測量系統(tǒng)固有頻率 0在擺輪自由振動時，振幅將不斷衰減，需測量在不同振幅時相應(yīng)的系統(tǒng)固有頻率測量在不同振幅時的振動周期 To,根據(jù)02—,計(jì)算系統(tǒng)固有圓頻率0。初始振幅應(yīng)To不小于160度。.測量阻尼系數(shù)選擇“阻尼振蕩”，確定一定的電磁阻尼力矩（選中“阻尼1”狀態(tài)），測量10個周期t下各次的振幅。根據(jù)阻尼振動為 oe'ln_0^nT）=nTln—0■，利用對數(shù)逐差0 n1法，隔5項(xiàng)逐差， ——in ,求出值。5Ti5,調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕在 4-5左右,,調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕在 4-5左右,確定阻尼狀態(tài)（“阻尼1”）不變，選中“強(qiáng)迫振蕩”打開“電機(jī)”，待受迫振動穩(wěn)定后，改變周期為“10”，進(jìn)行測量。并用頻閃法測量受迫振動與周期性策動力矩的改變電機(jī)轉(zhuǎn)速（策動力矩的周期） ，待穩(wěn)定后重復(fù)測量一次，共測量9個點(diǎn)，每次均要用頻閃法測量相位差。五.數(shù)據(jù)處理i振幅ii振幅i（度）振幅i5（度）in—i511541020.41202142940.41253130860.41324120790.41805110720.423810T=16.363s,T=1.6363si振幅i（度）振幅i5（度）in—i51149980.41902137900.42023126830.41744116760.42295107700.42431.擺輪振幅與系統(tǒng)固有頻率 0關(guān)系振幅0（度）周期T0（秒）固后頻率30（秒-I振幅0（度）周期T0（秒）固后頻率30（秒I振幅0（度）周期T0（秒）固后頻率30（秒I1561.63573.84131061.63653.8394801.63703.83821391.63603.84601041.63633.8399791.63683.83871311.63583.84101031.63653.8394781.63703.83821261.63623.8401911.63683.8387571.63733.83751241.63603.8406891.63663.8392561.63713.83801231.63623.8401881.63683.8387531.63733.83751081.63653.8394861.63663.8392521.63713.83801071.63633.8399851.63683.83872.阻尼系數(shù)

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"i1 .i i1 -iIn =—In =0.4159, In =—In =0.4208i5 5 i5 i5 5 i5\o"CurrentDocument"1 i- 1 1 - 11 —ln—= 0.4159, 2—ln—= 0.42085Ti551.6363 5Ti551.6363=0.05083 =0.051430.050830.051430.051132 23.幅頻特性和相頻特性關(guān)系曲線強(qiáng)迫力矩周期T（秒）頻率W（秒）振幅0（度）扭簧對應(yīng)的固有周期T。（秒）扭簧對應(yīng)的固有頻率30（秒）相位差測量值（度）相位差理論值（度）頻率比率W/Wr1.68233.7349691.63703.828225260.97311.66203.78051011.63653.839441410.98471.64513.81931241.63603.840654540.99041.64513.81931401.63603.840667670.99451.63963.83211491.63573.841380800.99761.63413.84501511.63573.841394941.00101.62923.85661441.63603.84061071071.00421.62373.86971301.63623.84011201201.00771.61713.88551121.63653.83941321321.01201.60833.9067901.63683.83871431431.01771.58883.9547591.63733.83751561571.0305co/cor。?3/3r幅頻特性曲線如用直角坐標(biāo)紙圖示法作圖，則橫坐標(biāo)取 1cm=0.0100,縱坐標(biāo)取1cm=10°,坐標(biāo)原點(diǎn)（0.960,40）為宜。44(f)?3/Wr相頻特性曲線如用直角坐標(biāo)紙圖示法作圖，則橫坐標(biāo)取 1cm=0.0100,縱坐標(biāo)取1cm=20°,坐標(biāo)原點(diǎn)(0.960,-180)為宜。六.分析討論本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由控制儀采集，一般情況下數(shù)據(jù)記錄不會有誤，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：.在作自由振蕩和阻尼振蕩時，連桿的位置應(yīng)使有機(jī)玻璃刻度盤刻線對準(zhǔn)零刻度，否則位相差測量有較大誤差。.在作自由振蕩和阻尼振蕩時，初位移應(yīng)〉 160o,使不同振幅所對應(yīng)的系統(tǒng)固有頻率的測量值覆蓋受迫振動的測量范圍。.周期測量產(chǎn)生的誤差，可能來自于阻尼電流的不穩(wěn)定而引起電磁阻尼力矩的變化和光電門的松動。.受迫振動要等到整個振動達(dá)到平衡時，即振幅不再變化、電機(jī)轉(zhuǎn)動的周期和擺輪的轉(zhuǎn)動周期不變且相等時才能打開測量開關(guān)。5實(shí)驗(yàn)名稱分光計(jì).目的與要求:.了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)及基本原理，學(xué)習(xí)分光計(jì)的調(diào)整技術(shù);.學(xué)習(xí)用自準(zhǔn)法和反射法測量三棱鏡的頂角;.通過測量三棱鏡的最小偏向角求玻璃棱鏡的折射率。二.原理簡述：.自準(zhǔn)法測三棱鏡頂角 。光路如圖所示，光線垂直AB射入，記下方位角Ti,然后使光線垂直入射于AC,記下沿原路反射回來的方位角丁2,則 180oT2T1o.最小偏向角法測玻璃三棱鏡的折射率。在棱鏡中，經(jīng)兩次折射后的出射光線與入射光線的夾角稱為偏向角。棱鏡的頂角，棱鏡材料的折射率n及最小偏向角min的關(guān)系為sin(min)n——2 。sin一

2.實(shí)驗(yàn)儀器：JY型分光計(jì)，三棱鏡，平面反射鏡，汞燈。.實(shí)驗(yàn)方法：.分光計(jì)的調(diào)整。(1)目測粗調(diào)，使望遠(yuǎn)鏡、平行光管、載物臺大致成水平狀態(tài);(2)自準(zhǔn)法細(xì)調(diào)，實(shí)現(xiàn)綠色小十字和準(zhǔn)線中的豎線相重合;(3)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直旋轉(zhuǎn)中心軸： 轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤實(shí)現(xiàn)豎直線的重合， “減半逼近調(diào)節(jié)法”實(shí)現(xiàn)水平線的重合；(4)調(diào)整平行光管，使狹縫像在水平、豎直狀態(tài)都能被十字線的水平線上下平分。.自準(zhǔn)法測三棱鏡頂角。將毛面BC對著平行光觀，轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，使 AB面對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，調(diào)節(jié)游標(biāo)盤微調(diào)螺絲,使綠色小十字與劃絲上部十字完全重合，記下雙游標(biāo)讀數(shù) T1,工；轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，使AC面對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，同樣記下T2 ,T2，可得出頂角 180° 六11，1 |T2 T?，1 T2 Ti|。.最小偏向角的測量。打開汞燈，在視野中找到黃、綠、紫三條譜線，朝一個方向轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，找到最小偏向角，固定游標(biāo)盤，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲，分別使三條譜線與豎直劃絲重合， 記下此時讀數(shù)T,,丁1(丁2,丁2和丁3,丁3),重復(fù)測量5次。取下三棱鏡，再次轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，使望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)平行光管，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲使豎直劃絲與白光狹縫重合，記下游標(biāo)讀數(shù)To,To.數(shù)據(jù)記錄：1.自準(zhǔn)法測三棱鏡頂角 ：（分光計(jì)游標(biāo)： T儀=2）工T1T2T21233°05303113°0293°22233°053°3113°1293023233°15303113°0293°142330153°3113°0293025233°15304113°1293°262330153°4113°0293022.測量玻璃三棱鏡的折射率 n:黃綠紫T1T1T2T2T3T3198030278°309802227802397040277042298031278°30980222780239704127704139803027803098022278°2397042277°4349803127803198022278024970422770425980312780319802227802397042277041698031278°309802227802397042277042T0137o18,T0317o19.數(shù)據(jù)處理：1.三棱鏡頂角由 180° 1尼］，1T2Tjo

次數(shù)123456——0600060059o5859o5959o5859o5859o59， 0.4儀1頂角的測量結(jié)果為百分誤差為59o591頂角的測量結(jié)果為百分誤差為1 ? ?o 100%0.3%59o59次數(shù)123456黃光黃38o4838o4838o4838o4838o4838o48綠兒綠38o5638o5638o5638o5638o5638o56紫光紫39o3839o3839o3639o3639o3739o362.最小偏向角：min2T T0 T黃=38°48，黃0.4儀1綠=38。56，綠0.2儀1紫=39o37,紫0.6此棱鏡對三種不同波長光的最小偏向角分別為:TOC\o"1-5"\h\z黃 黃=38°48 1綠 綠=38°56 1紫 紫=39037 13.玻璃三棱鏡折射率的測量：.1/ 、sin-(m)根據(jù)公式n—2 ,可以計(jì)算得sin一2n黃1.518736;n錄1.52025；n紫1.527977折射率的標(biāo)準(zhǔn)誤差根據(jù)公式

折射率的標(biāo)準(zhǔn)誤差根據(jù)公式E1 E 1sin—cos sin cos——2 2 2 2 22sin2—2sin—cosE1 E 1sin—cos sin cos——2 2 2 2 22sin2—2sin—cos msin mcos—2 2 2 22sin2—2sin—22sin2sin—

22sin2—2n1 cosmsin一21 2m2 22 2 2sin一2cos 22sin—2計(jì)算的各折射率的標(biāo)準(zhǔn)誤差為:n『0.0003； n綠=0.0003； n紫=0.0003nn_<n黃 喔 1.5187 0.0003n綠 化裝 1.5202 0.0003n紫 n紫 1.5280 0.0003七、分析討論題.分光計(jì)為什么要調(diào)整到望遠(yuǎn)鏡與儀器中心軸線正交？不正交對測量結(jié)果有何影響 ？答：只有望遠(yuǎn)鏡與儀器中心軸線正交才能在轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡（或載物臺）測量不同位置 （或測量面）的光線時保證所測光線都在視場中，且與分劃板準(zhǔn)線的相對位置不變，使測量正常準(zhǔn)確進(jìn)行。不正交將使測量結(jié)果誤差增大，降低測量準(zhǔn)確度。.反射法測三棱鏡頂角時，棱鏡應(yīng)放在什么位置，才能保證望遠(yuǎn)鏡中能我到兩個面的反射狹縫像？答：應(yīng)使三棱鏡頂角A正對平行光管。6實(shí)驗(yàn)名稱衍射光柵（汞光譜波長測量）一.目的與要求：.觀察光柵的衍射光譜，理解光柵衍射基本規(guī)律；.進(jìn)一步熟悉分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用；.測定光柵常量和汞原子光譜部分特征波長。二.原理簡述：.衍射光柵，光柵常量。光柵由大量相互平行、等寬、等距的狹縫（或刻痕）構(gòu)成。原制光柵是用金剛石刻刀在精制的平行平面的光學(xué)玻璃上刻劃而成的?？毯厶帲馍涞剿厦嫦蛩奶幧⑸涠覆贿^去，兩刻痕之間相當(dāng)于透光狹縫。光柵上若刻痕寬度為 a，刻痕間距為 b，則dab稱為光柵常量，它是光柵基本參數(shù)之一。.光柵方程，光柵光譜。當(dāng)一束平行單色光垂直入射到光柵平面上時，光波將發(fā)生衍射。光衍射角滿足光柵方程dsink，k0,1,2L。光會疊加，衍射后的光波經(jīng)過透鏡會聚后，在焦平面上將形成分隔得較遠(yuǎn)的一條列對稱分布明條紋。如果入射光波含幾種不同波長的復(fù)色光，會形成衍射光譜。普通低壓汞燈每一級有 4條特征譜線：紫光1 435.8nm，綠光2546.1nm，黃光3577.0nm和4579.1nm。3.光柵常量與汞燈特征譜線波長的測量光垂直入射到光柵上，若已知，測出相應(yīng)的，就可以算出光柵常量 d；反之，若d已知，測出i，可以計(jì)算 i。三.實(shí)驗(yàn)儀器分光計(jì)、光柵、雙面反射鏡、汞燈四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.分光計(jì)調(diào)整與觀察汞燈衍射光譜。1）認(rèn)真調(diào)整好分光計(jì)；2）將光柵放于載物臺上。通過調(diào)平螺絲使光柵平面與平行光管光軸垂直。轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡觀察汞燈衍射光譜。中央零級為白色，望遠(yuǎn)鏡分別轉(zhuǎn)到左右時均可以看到第一級的4條彩色譜線；3）調(diào)節(jié)平行光管狹縫寬度，以能夠分辨出兩條緊靠的黃色譜線為準(zhǔn)；.光柵常量與光譜線波長的測量。

以綠光譜線的波長 546.1nm作為已知，測出第一級綠光明條紋的衍射角 。為了消除偏心差，同時讀下T,T雙游標(biāo)的讀數(shù)。五.數(shù)據(jù)記錄次數(shù)綠人T1T1T1T119840278381174529746298442784311744297463r9840—278381174529744498442784311745297435984027839117432974469840278391174429746次數(shù)紫光T1T1T1T1110041284401153629536210040284391153829538310041284411153929538次數(shù)黃光（內(nèi)）T1T1T1T1197472774611742297422974627746117412974239746277451174229741次數(shù)黃光（外）T1T1T1T1197452774511744297432974527746117432974439745277461174329744六.數(shù)據(jù)處理1根據(jù)公式 1TlT1T1/T/1得到綠光每次測量的衍射角_o _o_, _o _o _o _o i933 , 2931 , 3933 ， 4 930 , 5 932 , 6 933那么 9o32, 1,即 9o321。光柵常數(shù)d——546Tm3297.28nmsinsin932

d二sincos~~2sind二sincos~~2sin546.1nmcos9o32

sin29o321180606nmdd32976nm不同波長光在此光柵下的衍射角，測量波長值及相對誤差分別為紫光： 7o29, 429.4nm,E1.5%;黃光（內(nèi)）： 9o58, 570.6nm,E1.1%;黃光（外）： 9o59, 571.6nm,E1.3%。七.分析討論題.試結(jié)合測量的百分誤差分析其產(chǎn)生的原因？答：在正常的誤差范圍內(nèi)，一般產(chǎn)生誤差的原因： 分光計(jì)沒有嚴(yán)格的調(diào)整好。平行光不是真正的平行光，兩軸線沒嚴(yán)格正交。視察沒有完全消除。測量時十字準(zhǔn)線沒有對準(zhǔn)光譜線的中間。移動望遠(yuǎn)鏡時手不是拿著架子轉(zhuǎn)動，而是拿著目鏡轉(zhuǎn)動。兩人讀數(shù)的誤差等等。.如果光柵平面和分光計(jì)轉(zhuǎn)軸平行，但光柵上刻線和轉(zhuǎn)軸不平行，那么整個光譜會有何變化？對測量結(jié)果有無影響？答：會出現(xiàn)光譜線不水平。對測量結(jié)果略有影響， 但在誤差要求范圍之內(nèi)， 影響可不予7實(shí)驗(yàn)名稱 拉伸法測量金屬材料楊氏模量.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.學(xué)習(xí)用拉伸法測量金屬絲楊氏模量，掌握光杠桿測定微小伸長量的原理;.初步學(xué)會調(diào)節(jié)使用望遠(yuǎn)鏡；.學(xué)習(xí)處理數(shù)據(jù)的一種方法一逐差法。.實(shí)驗(yàn)原理.楊氏模量根據(jù)虎克定律，在彈性限度內(nèi)，物體的應(yīng)力與應(yīng)變成正比：其中比例系數(shù)Y就是該材料的楊氏彈性模量，簡稱楊氏模量。在實(shí)驗(yàn)中測量鋼絲的楊氏模量，其截面為圓形，其直徑為d時，相應(yīng)的截面積Sd2/4,L是較大長度的微小伸長量，無法用一般的長度測量儀器測量，因此實(shí)驗(yàn)中用光杠桿法進(jìn)行測量，測量公式l

Lx

2D于是可得實(shí)驗(yàn)中的楊氏模量測量公式：光杠桿鏡架結(jié)構(gòu) dlx可見x隨所加外力在彈性限度內(nèi)是線形變化的。光杠桿鏡架結(jié)構(gòu) dlx可見x隨所加外力在彈性限度內(nèi)是線形變化的。.光杠桿實(shí)驗(yàn)中L是一微小變化量，變化在102mm數(shù)量級。因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是尋找測量微小變化量的方法和裝置，這里我們采用了光學(xué)放大方法一一光杠桿來實(shí)現(xiàn)。設(shè)在鋼絲下端未加祛碼時，從望遠(yuǎn)鏡中讀得標(biāo)尺讀數(shù)記為 x0,當(dāng)增加祛碼時，鋼絲伸長量為L,a足隨圓柱體夾頭一起下降，于是光杠桿鏡架繞 bc軸轉(zhuǎn)動。根據(jù)反射定律,平面鏡法線轉(zhuǎn)動角，反射線將轉(zhuǎn)過2，此時從望遠(yuǎn)鏡中讀得的標(biāo)尺讀數(shù)為xi。因?yàn)長為一微小量，所以也很小，近似有tg和2tg2。于是由三角函數(shù)關(guān)系可得：Lx2——

lD由于D遠(yuǎn)大于l,則x必然遠(yuǎn)大于L。這樣，就將一個原來數(shù)值小的鋼絲長度變化量l轉(zhuǎn)化成一個數(shù)據(jù)較大的標(biāo)尺的讀數(shù)變化量 x。從這里可以明顯的看出光杠桿裝置的放大作用。光杠桿的放大倍數(shù)即為x2DLl3、誤差傳遞公式及儀器的選擇通過計(jì)算公式Y(jié)8DLF我們可以得出楊氏模量的相對誤差傳遞的推導(dǎo)公式d2lxEyJ-)2 (―)2 (―)2(2—)2(-^)2,DlL d x由推導(dǎo)公式中可見，d的不確定度占了很大比例， 因此測量時應(yīng)選擇精確度較高的儀器來測量d,實(shí)驗(yàn)中選擇螺旋測微計(jì)來測量。而測量L時，由于L是長度很大的量上的微小變化，不能用游標(biāo)卡尺或螺旋測微計(jì)測量，所以實(shí)驗(yàn)中采用了光杠桿法來測量。三、儀器記錄螺旋測微計(jì)，游標(biāo)卡尺，米尺，尺讀望遠(yuǎn)鏡，楊氏模量測定儀。四.操作步驟.首先檢查、布置儀器(1)調(diào)節(jié)楊氏模量測定儀腳架的底腳螺絲，使水準(zhǔn)氣泡居中，此時兩支柱鉛直。(2)在鋼絲下端掛上祛碼掛鉤，使鋼絲拉直，并檢查鋼絲下端夾頭能否在平臺圓孔中自由上下滑動，減少摩擦帶來的誤差。(3)將光杠桿放在平臺上，兩前足放于凹槽中，后足放在圓柱夾尖的上端，注意不要與鋼絲相碰。調(diào)整望遠(yuǎn)鏡和光杠桿處于同一高度， 并使望遠(yuǎn)鏡大致水平，光杠桿鏡面及標(biāo)尺大致鉛直。.調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡(1)旋轉(zhuǎn)目鏡，調(diào)目鏡與叉絲間的距離到能清楚看見叉絲；(2)移動鏡尺裝置，在望遠(yuǎn)鏡外沿鏡筒上方瞄準(zhǔn)器方向看光杠桿鏡面，直到能看到反射回來的標(biāo)尺像，并用瞄準(zhǔn)器對準(zhǔn)標(biāo)尺像。然后調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距， 使標(biāo)尺像聚焦在叉絲平面上，并適當(dāng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡俯仰，應(yīng)可看見像。(3)消除視差，上下左右晃動眼睛，同時觀察像的相對位置有無改變，如有改變，則調(diào)節(jié)物鏡距離直至像的相對位置不變動。至此，望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)完成，測量過程中不要再變動儀器的相對位置，包括放置望遠(yuǎn)鏡的桌子不可震動，否則要從頭再調(diào)。.記錄實(shí)驗(yàn)開始時望遠(yuǎn)鏡中的標(biāo)尺讀數(shù) x0,然后依次增加祛碼，記錄下標(biāo)尺讀數(shù)xi(i1,2,,n),到第8個為止(第8個不讀數(shù))，再依次減少祛碼，記錄對應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù), . .....xi。對應(yīng)的和數(shù)值取平均，可以消除摩擦和滯后等帶來的系統(tǒng)誤差。

.其他數(shù)據(jù)的測量(1)用卷尺測量鋼絲長度 L和光杠桿鏡面到標(biāo)尺的垂直距離a足畫一垂直于bc足連線的垂線,(2)a足畫一垂直于bc足連線的垂線,D(137.90.3)cm3.鋼絲長度：L=92.45-2.00=90.45cm,La=0.05cm,D(137.90.3)cm3.鋼絲長度：L=92.45-2.00=90.45cm,La=0.05cm,L儀0.05L =-j=r-=0.03cm,L90.450.03cm1.鋼絲形變測量(3)用螺旋測微計(jì)測量鋼絲的直徑d。在不同位置均勻取點(diǎn)測量6次。五.數(shù)據(jù)記錄與處理F/N04.99.814.719.624.529.434.3X增/cm-0.400.000.440.901.301.852.212.63X減/cm-0.410.020.400.851.351.792.252.64x/cm-0.400.010.420.881.321.822.232.642.鏡尺距：D=137.9cm, d儀=0.5cm,05D0.3cm-73次數(shù)123456平均ddD/mm0.5010.4980.5020.5030.5010.5060.5020.0034.鋼絲直徑d:d儀=0.004mm, ~儀=0.004 0.002mmd0.5020.003mm5.光杠桿常數(shù)：b=7.508mm,b<=0.002mm,K.30.002—『-=0.001mm,6.b7.508逐差法求伸長量0.001mm并求出楊氏模量，—二1(Xi4 Xi) 一41.320.401.820.01 2.230.422.640.881.78cmX0.004 0.002mmd0.5020.003mm5.光杠桿常數(shù)：b=7.508mm,b<=0.002mm,K.30.002—『-=0.001mm,6.b7.508逐差法求伸長量0.001mm并求出楊氏模量，—二1(Xi4 Xi) 一41.320.401.820.01 2.230.422.640.881.78cmXi4增Xi4減2Xi增 Xi減218i14Xi4增 Xi4減Xi增為減???上式求和號內(nèi)共16項(xiàng)均為單次測量，各項(xiàng)的測量儀器誤差0.050.03cm???對式X的各量求偏導(dǎo)數(shù)后，根據(jù)誤差傳遞的推導(dǎo)式可得8J62儀0.030.02cmXq1.78X0.02cm,44.919.6N—8FLDEd2b-X19.690.45210 1.3792 6 2 23.14160.502 10 7.50810 1.781011 21.8510(N/m2)E|L D2d儀 b儀 xE;LD d b X丫儀EY0.0390.45111.851020.3137.920.0022 0.502丫儀EY0.0390.45111.851020.3137.920.0022 0.5020.0017.5080.0120.0211 210(N/m*2)0.021.780.012即EE(1.850.02)1011(N/m 2因?yàn)?2因?yàn)镋d刖有系數(shù)2,所以d的測量誤差對結(jié)果影響較大，我們可以進(jìn)行多次測量來減小其誤差。另外，由于X值較小所以EX就較大，改進(jìn)的方法有兩種： （1）增加測量次數(shù);7.圖解法求楊氏模量:為一直線,8FLDntt 2 為一直線,8FLDntt 2 ,貝Uxdbx求出直線得斜率81D 8L2D FX0。將鋼絲形變測量數(shù)據(jù),dbE作Xi?Fi圖如下，F(xiàn)/Nk=0.0899—8LD,則Fd2bE1.8710111.871011N/m28實(shí)驗(yàn)名稱陰極射線示波器一.目的與要求了解示波器的主要構(gòu)成部分以及示波器顯示波形的原理；學(xué)習(xí)示波器的調(diào)節(jié)，觀察各種信號的波形。利用李薩如圖形測量未知信號頻率。二.原理示波器顯示波形的原理示波器雖然具有多種類型或型號，它們在結(jié)構(gòu)上都包含幾個基本的部分：示波管、水平放大器、豎直放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等。示波管是示波器的關(guān)鍵部件，當(dāng)電子槍被加熱發(fā)出電子束后，經(jīng)電場加速打在熒光屏上就形成一個亮點(diǎn)，電子束在到達(dá)熒光屏之前要經(jīng)過兩對相互垂直的電偏轉(zhuǎn)板，如果沒有偏轉(zhuǎn)電場的作用，電子束將打在熒光屏的中央；如果施加了偏轉(zhuǎn)電場，電子束（亮點(diǎn)）的位置就會發(fā)生偏移。如果只在豎直（Y軸）偏轉(zhuǎn)板上加一交變的正弦電壓 Uy=U0sincot,則電子束的亮點(diǎn)將隨電壓的變化在豎直方向來回運(yùn)動。由于 Ux=0，所以光點(diǎn)在X軸方向無位移，在熒光屏上將顯示一條豎直亮線。如果只在水平（X軸）偏轉(zhuǎn)板上加上一個與時間成正比的鋸齒波掃描電壓UX=KT（它可由示波器內(nèi)的掃描發(fā)生器產(chǎn)生的） ，電子束將在水平方向作周期性地從一邊勻速移動到另一邊，如果鋸齒波的周期較長，在熒光屏上可以看到電子束的移動過程，如果鋸齒波的周期足夠短，熒光屏上將只顯示一條水平亮線。如果在水平偏轉(zhuǎn)板加上一個鋸齒波電壓的同時，在豎直偏轉(zhuǎn)板加上一個周期性變化的電信號，電子束在水平勻速移動的同時還在豎直方向隨周期性電信號的變化而移動，熒光屏上將顯示出加在豎直偏轉(zhuǎn)板上的電信號的變化規(guī)律——波形。當(dāng)豎直方向電信號的周期與水平方向鋸齒波電壓的周期相同或?yàn)槠湔麛?shù)倍，熒光屏上的圖形將通過一次次的掃描得到同步再現(xiàn)，從而顯示出豎直方向電信號穩(wěn)定的波形。李薩如圖形如果在示波器的期由和Yffl上都輸入正弦波電壓， 且使它們的頻率相等或成整數(shù)比， 屏幕上將呈現(xiàn)光點(diǎn)特殊形狀的軌跡圖形，稱為李薩如圖形。

.儀器ST16麻波器,DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器，THF-1簡易函數(shù)信號發(fā)生器。.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.描繪示波器機(jī)內(nèi)正弦波（市電）波形方法：把示波器校準(zhǔn)信號接入示波器的 Y俞入端口，示波器X俞入的觸發(fā)方式選擇“自動”，即可看到50Hz的正弦交流信號。通過調(diào)節(jié)選擇時間掃描旋鈕，可以改變屏幕顯示的波形的個數(shù)。兩個和三個完整周期的波形描繪如下：.描繪信號發(fā)生器三角波和方波信號的波形Y俞入端口，示波器X方法：把DF1631Y俞入端口，示波器X輸入的觸發(fā)方式選擇“自動”;分別選擇信號發(fā)生器輸出波形為三角波和方波，同時適當(dāng)選輸入的觸發(fā)方式選擇“自動”擇示波器Y俞入電壓旋鈕和X俞入時間掃描旋鈕，可以改變屏幕顯示的波形的個數(shù)。 三個完整周期的波形描繪如下：.描繪李薩如圖形特征變化圖方法：把示波器校準(zhǔn)信號接入示波器的 Y輸入端口，把DF163例率函數(shù)信號發(fā)生器電壓輸出端口接入示波器的X俞入端口，此時示波器X俞入的觸發(fā)方式選擇“外接”。選擇信號發(fā)生器輸出波形正弦波，改變信號發(fā)生器輸出頻率分別為 50Hz、25Hz和150Hz。適當(dāng)選擇示波器Y俞入電壓旋鈕和X俞入時間掃描旋鈕，可以在屏幕顯示不同的李薩如圖形。 波形描繪如下:fy:fx=50:50時的李薩如圖像特征變化圖

T T T TT(a)相位差為0(b)相位差為pi/4(c) 相位差為pi/2(d)相位差為3pi/4(e) 相位差為pify:fx=50:25時的李薩如圖像特征變化圖(e)相位差為3pi/4(a)相位差為pi/4(b)相位差為pi/3T T T TT(a)相位差為0(b)相位差為pi/4(c) 相位差為pi/2(d)相位差為3pi/4(e) 相位差為pify:fx=50:25時的李薩如圖像特征變化圖(e)相位差為3pi/4fy:fx=50:150 時的李薩如圖像特征變化圖(a)相位差為0(b)相位差為pi/4(c)相位差為(a)相位差為0(b)相位差為pi/4(c)相位差為pi/2(d) 相位差為3pi/4.利用李薩如圖形測量未知頻率 THF-1簡易函數(shù)信號發(fā)生器的頻率方法：把THF-1簡易函數(shù)信號發(fā)生器信號接入示波器的 Y輸入端口，把DF163例率函數(shù)信號發(fā)生器電壓輸出端口接入示波器的 X俞入端口，此時示波器X輸入的觸發(fā)方式選擇“外接”。選擇兩信號發(fā)生器輸出波形均為正弦波。適當(dāng)選擇示波器 丫輸入電壓旋鈕和DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器電壓輸出幅度， 使屏幕顯示圖像大小合適。 通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕改變DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率，同時觀察示波器屏幕的圖像變化。當(dāng)屏幕出現(xiàn)一個較穩(wěn)定橢圓時，此時DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器所顯示頻率即為 THF-1簡易函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號的頻率。所測該THF-1簡易函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率為： 1.803KHZ。.描繪THF-1簡易函數(shù)信號發(fā)生器輸出的半波整流、全波整流和衰減波波形。五.分析討論題示波器能否用來測量直流電壓？如果能測，則應(yīng)如何進(jìn)行？答：示波器能測量直流電壓。具體進(jìn)行測量時應(yīng)按下述步驟：.示波器件由輸入鋸齒波掃描，即“自動”位置。.將Y軸輸入耦合開關(guān)撥至“DC位置。.使“Y俞入”端接地，觀察時基線位置，將其移至屏幕某一確定位置。.確定未知電壓在屏幕上位置：將待測直流電壓接入“ Y俞入”端時，基線在YT向產(chǎn)生位移，選擇適當(dāng)“Y衰減”檔時，使基線的位移控制在屏幕的有效工作范圍內(nèi)，記下此時基線在Y軸方向的位置。.定標(biāo)：保持步驟4的各旋鈕位置不變，將“Y輸入”端與帶有電壓數(shù)字指示的直流穩(wěn)壓電源相接。分別記下直流電壓在1V,2V,3V……時屏幕上的基線在Yffl方向移動所處位置，并標(biāo)上對應(yīng)的電壓值，將待測電壓時基線所示位置與上述標(biāo)定值比較，即可確定待測直流電壓值。

9實(shí)驗(yàn)名稱 用交流電橋測量電感和電容.目的與要求.掌握交流電橋的基本原理和調(diào)節(jié)方法。.學(xué)會使用交流電橋測電容、電感及其有關(guān)參數(shù)。二.原理簡述交流電橋電路基本形式如圖1所示。電橋平衡時iG=0,C、D兩點(diǎn)的電位相等uiU2,U3U4上式各量分別為四臂上復(fù)數(shù)電壓，平衡時滿足條件ZlZ4Z2Z3 （1）如果把阻抗寫成如下形式圖1Z& 乙ej 1, Z2 Z2ej 2, Z3 Z3ej 3， Z4 Z4ej 4圖1其中Zn為幅模，為幅角，代入（1）式得Z1Z4ej(1 4)=Z2Z3ej(23)從而得到交流電橋平衡的另一種表達(dá)式Z1Z4Z2Z314 2 3.用比較法測電感L及品質(zhì)因素Q電路圖如圖2,待測電感Lx（其損耗電阻為Rx）,由圖可知Z Z1=rxjLXZ2=R2Z3=RjL3Z4=R4R4RXjR4Lx=R2RjR2L3按實(shí)部、虛部分別相等，則得R4RXjR4Lx=R2RjR2L3按實(shí)部、虛部分別相等，則得(2)(4)LxR2L3/R4,RxR2R/R4(5)電感器Lx的品質(zhì)因素LxR2L3/R4,RxR2R/R4(5)電感器Lx的品質(zhì)因素LxQ=—Rx2fLxRx(6)2.用比較法測電容C及損耗因素tan電路圖如圖3。待測電容Cx用的是串聯(lián)型等效電路由圖可知ZZi=RXZ2=R2LZ3=R3CsZ4=R4一，r 1、當(dāng)電橋平衡時，可得： r2(r3 )=R4(RxjCs按實(shí)部、虛部相等分別相等，則得:(適用于測量損耗小的電容)。⑺ 圖3Cx8RxIR3電容損耗因素tanRC2fRC三.實(shí)驗(yàn)儀器XC2810A型LCR自動測量儀。THMJ-2型RLXC2810A型LCR自動測量儀。四.實(shí)驗(yàn)方法.測量電感Lx及其品質(zhì)因素Q(1)按圖2連接線路，R2、R&R4接TR1、TR2、TR3,L3用TL。為方便計(jì)算取R2=R4,選取f=1000Hz,交替調(diào)節(jié)TL和TR2直至電橋達(dá)到平衡(交流指零表趨向于0),讀出TL值及TR2值。(2)用LCR自動測量儀測出L3的損耗電阻R。(3)將待測電感Lx1換成Lx2,重復(fù)上述步驟進(jìn)行測量。根據(jù)各測量值，依照式( 5),算出Lx1、Lx2及Rx1、Rx2,并根據(jù)頻率計(jì)的讀數(shù)，由式(6)算出品質(zhì)因素Q1、Q2(4)選取Lx1用五個不同頻率測電感和品質(zhì)因素。方法同上。.測量電容C及損耗因素tan(1)按圖3連接線路，Cs用TC,R2、R&R4接TR1、TR2、TR3,R2=R4=1?,f=1000Hz。交替調(diào)節(jié)TC和TR2,直至電橋趨向平衡，記錄TC和TR2的值。根據(jù)(7)式算出Cx和Rx的值。(2)再根據(jù)f,由(8)式算出損耗因素 tan。(3)三個待測電容Cx1、Cx2和Cx3都用上述方法測量。(4)另外選Cx1用5個不同頻率進(jìn)行測量。五.數(shù)據(jù)處理

表1f=1000Hz時電感的測量(R2=R4=1K)量值待測展、TL/mHtr2/Rl/R/Lx/mHR</QLx132117.957.2175.132175.11.1Lx2542.217.059.2559.20.5計(jì)算公式：R TR2 RL, Lx R2 TL/R4, Rx R2R/R4, Q2 fLX/Rx。表2不同頻率時電感的測量(R2=R4=7K)頻率f/HzR3/L3/mHRl/R/Lx/mHRx/Q50110.447//'47//100113.55151501118.433334999101.4313110007403.13131從表中可以看出，當(dāng)頻率較低(小于100Hz)時，電感測量值變化較大。表3電容的測量 (f=1000Hz,R2=R4=1K)值待測元汴、Cs/FR3/Cx/FRx/tanCxi0.49000.49000Cx20.03400.03400CX30.00700.00700計(jì)算公式：Cx Cs R4/R2, Rx R3 R2/R4, tan RxC 2 fRxC表4不同頻率時電容的測量(R2=R4=7K)頻率f/Hz50100500100010035R3/00.502.30Cx1/F0.4860.4870.4850.4820.483從表4可以看出：測量結(jié)果基本上不受頻率影響。六.分析討論1.試結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析，測量結(jié)果的誤差主要來源于電橋中的哪些因素。答：誤差主要來源于以下因素：(1)調(diào)節(jié)元件的誤差，其中ER1.0%,EL2.0%,Ec1.0%,Ef1.0%(2)導(dǎo)線電阻及接觸電阻。(3)頻率選擇的影響，不同頻率時感抗、容抗不同，而電感、電容一般都存在能耗。（4）調(diào)節(jié)平衡時，交流指零表一般不能調(diào)到零。2.頻率在實(shí)驗(yàn)中的影響答：從測量結(jié)果來看，不同頻率對電感的影響較大，而對電容基本上沒有影響。10實(shí)驗(yàn)名稱吊片法測量液體的表面張力一.目的與要求：.學(xué)習(xí)吊片法測量液體表面張力的原理和方法;.學(xué)習(xí)表面活性劑臨界膠束濃度的測量方法。.原理簡述：由于液相和氣相的密度差異， 在液體表面存在著收縮張力， 使表面積縮到最小。表面上單位長度上的張力稱為表面張力.液體的許多現(xiàn)象與表面張力有關(guān)，例如：毛細(xì)現(xiàn)象、潤濕現(xiàn)象、泡沫的形成等。液體表面張力和物質(zhì)種類、溫度、濃度、電解質(zhì)、有機(jī)醇含量等多種因素有關(guān)。測量液體表面張力的方法很多，如吊片法、毛細(xì)管上升下降法、吊環(huán)法等等。本實(shí)驗(yàn)采用吊片法，如圖1所示，將蓋玻片、云母片、濾紙等豎平板插入液體，使其底邊與液面接觸，測定吊片脫離液體所需與表面張力相抗衡的最大拉力 F,也可將液面緩慢地上升至剛好與吊片接觸，并將吊片加工成粗糙表面和處理得非常潔凈，使吊片被液體濕潤，接觸角。一0,cos。一1,同時吊片厚度t和底邊長l相比非常小，可忽略不計(jì)，則表面張力WFG圖1吊’片法測量 21 21表面張力示意圖 吊片法直觀可靠，不僅可以測量純液體 （如水，乙醇等）和溶液的表面I|幣張力，還可以用來測量表面活性劑的臨界膠束濃度 （cmc）.表面活性劑是I一類能顯著降低水的表圖2 表面活性劑性質(zhì)隨濃度變化圖一二二二圖2 表面活性劑性質(zhì)隨濃度變化圖子一般是由親油基和親水基兩部分組成。從圖2表面活性劑水溶液表面張力隨濃度的變化曲線可以看到，少量的表面活性劑加到水中，就能使表面張力急劇下降，當(dāng)濃度增大到某一臨界值時，表面張力降至最低，繼續(xù)增大濃度，表面張力又幾乎保持恒定。其中的臨界點(diǎn)（圖中陰影部分），稱為臨界膠束濃度cmc,是表征表面活性劑表面活性的重要參數(shù)之一。如圖 2所示，在cmc附近，表面活性劑的洗滌作用、密度等許多性質(zhì)都會發(fā)生很大變化，使用表面活性劑時，濃度一般要比 cmc稍大，否則其性能不能充分發(fā)揮，而濃度過高是不必要的。.實(shí)驗(yàn)儀器：高精度的電子天平（最小讀數(shù)為 1m0,剪刀，精密濾紙，毫米尺， 200mL燒杯，滴管,去離子水，高濃度的十二烷基苯磺酸鈉水溶液儲備液（ G=4.18%）。.實(shí)驗(yàn)方法：1.測量純水的表面張力

(a)將干凈濾紙剪成邊長約2.0cm的長方形小條，測量底邊長 l后，固定在與天平相連的掛鉤上，調(diào)整紙片，使下底邊保持在水平狀態(tài)；(b)一定量的去離子水加入潔凈的燒杯內(nèi)并置于伸降臺上，調(diào)節(jié)升降臺，待紙片為液體潤濕后，將紙片脫離液面，此時天平讀數(shù) m＞為吊片的質(zhì)量，將天平置“0”；(c)接觸法測量最大拉力：調(diào)節(jié)升降臺，使液面緩緩上升，直至吊片底邊剛好和液面接觸，記錄下天平的讀數(shù)m;TOC\o"1-5"\h\z(d)脫離法測量最大拉力：升高液面，使部分吊片浸入液面以下，調(diào)節(jié)升降臺使液面緩緩下降，直到吊片即將脫離液面，記錄下此時的讀數(shù) m';(e)重復(fù)操作步驟(c)、(d),共測量6次；2.脫離法測量表面活性劑水溶液的臨界膠束濃度 cmc(a)稱出潔凈燒杯重量m杯，然后加入約35ml的去離子水，用天平稱出水和燒杯總量為mzk+杯,取下燒杯后置天平為“0”；(b)用滴液管滴加1滴表面活性劑儲備液，輕輕搖晃，待溶液混合均勻后，用脫離法(參見操作1(d))測量濃度為Ci的表面活性劑溶液的天平增量 m';(c)逐漸增加表面活性劑的加入量 ，記錄下不同濃度下C下的天平增量m'，直到表面張力基本上不再變化，記錄下總的滴加量 n總；(d)稱出燒杯的總質(zhì)量m總.接觸法：m0.2888g,接觸法：m0.2888g,m0.0008g,儀0.005 0.003g,m0.2890.003g%3儀0.05 0.03cm,l2.100.03cmm?g0.289 9.7967.4mN.m2l0.0210..E2Ei2

■m0.0032I0.2890.03儀0.05 0.03cm,l2.100.03cmm?g0.289 9.7967.4mN.m2l0.0210..E2Ei2

■m0.0032I0.2890.032.101026772.0210 67.41,671mN.72.0脫離法測量數(shù)據(jù)處理同上:100%6.9%m0.293g,m0.001g,0.005 0.003gm0.2930.003g68.4mN.m1,E2102,11, 681mN.m1五.數(shù)據(jù)記錄與處理：1.純水表面張力的測量表I純水表面張力測量(l=2.10cm,Am儀=0.002g,Al儀=0.05cm)Times123456averagem(g)0.2880.2890.2880.2900.2890.2890.289m'(g)0.2950.2930.2930.2930.2930.2950.293A=5.6%從天平的讀數(shù)來看，本實(shí)驗(yàn)測量水的表面張力的重復(fù)性很好，隨機(jī)誤差小于儀器誤差;脫離法測量得到的表面張力大于接觸法，說明吊片正好和液面接觸時，由于表面張力的作用，部分吊片被拉入液面以下，該部分吊片受到浮力的作用，使的天平測量得到的拉力偏小，而脫離法則消除了浮力的影響，測到的表面張力更加準(zhǔn)確；脫離法、接觸法測量得到的水的表面張力，均小于室溫下的標(biāo)準(zhǔn)值，由多種原因造成，如水的純度、溫度等，詳見分析討論第 2題。m儀=0.002g,Am儀=0.002g,Al儀=0.05cm)m總=166.770g,Q=4.18%表II表面活性劑水溶液表面張力隨濃度變化(Al=2.00cm,m杯=101.640g,m杯+水=133.806gN/dropm"gN/dropm"gC(wt%)Y(mN/m)10.2090.002051.250.1930.010147.380.1800.016244.1110.1650.022240.4150.1610.030339.4200.1670.040340.9250.1690.050241.4360.1620.071939.7510.1650.101240.4圖3表面活性劑表面張力隨濃度的變化m*=m,^+7K-m杯=32.166g△mw=m總-m杯+水=166.770-133.806=0.798g,單滴溶液m?=0.798/51=0.0156g濃度c和相應(yīng)的表面張力數(shù)據(jù)結(jié)果如表 I所示，數(shù)據(jù)處理舉例如下：當(dāng)N=15滴時,G5=4.18%X(15X0.0156)/(15X0.0156+32.166)=0.0303%m?g0.1619.79 115 39.4mN.m2l20.0200表面活性劑水溶液表面張力隨濃度變化如圖 1所示，cmc=0.0303%(wt%),和理論值0.0418%比較接近。六.分析討論：.吊片用濾紙為材料，有什么優(yōu)點(diǎn)和不足？濕濾紙和水溶液的接觸角一0,可以避開接觸角的測量，濾紙的厚度和邊長相比非常小,可以忽略不計(jì)，同時濾紙價格便宜，便于更換，濾紙邊長也可以根據(jù)需要即時調(diào)整；不足之處是溶液中的表面活性劑可能粘附在紙片上，使表面張力的測量不夠準(zhǔn)確。.分析純水的表面張力與室溫下公認(rèn)值有誤差的可能原因。純水表面張力和溫度、水的純度、吊片清潔程度、接觸角，以及吊片邊長長度、吊片的位置、天平的精確程度、讀數(shù)穩(wěn)定性等等多種因素有關(guān)， 因此測量得到的表面張力和理論值可能會存在一定的差距。

11實(shí)驗(yàn)名稱11實(shí)驗(yàn)名稱溫度電測法.目的與要求.掌握電阻溫度計(jì)測量溫度的基本原理和方法。.學(xué)習(xí)采用不平衡電橋測非電量的標(biāo)定方法。.了解熱電偶測溫原理。.學(xué)習(xí)標(biāo)定熱電偶的方法。.進(jìn)一步熟悉電勢差計(jì)的使用方法。.原理.電阻溫度計(jì)與不平衡電橋在一50?150c范圍內(nèi)銅電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系為：2 3RtRg（1AtBt2Ct3）式中R）,R分別為溫度0度和溫度t度時的電阻值，AB、C為參數(shù)。利用金屬的這種性質(zhì)來測量介質(zhì)溫度的儀器稱為電阻溫度計(jì)。它一般由銅電阻和不平衡電橋組成。圖1不平衡電橋如果R、R、B和R配合適當(dāng)，可使電橋平衡，電流計(jì) G中無電流流過。若溫度變化使R值變化，則電橋處于不平衡狀態(tài)， G中有電流流過。一定的溫度 t對應(yīng)一定的R,而R又對應(yīng)于一定的It和G的偏轉(zhuǎn)量。所以只要事先對 G標(biāo)定，就可以根據(jù)G的偏振量連續(xù)地測量溫度。G的標(biāo)定利用教材p183頁銅電阻R與t的關(guān)系。在圖1中取一標(biāo)準(zhǔn)電阻箱代替R,使R:FB=1:1。若從—50c開始標(biāo)定，則R取41.7;若從0c開始標(biāo)定，則取R為53.0。然后取電阻箱的阻值為 41.7（或53.0）可使電橋平衡，在G指針指零處，刻上-50C（或0C）。然后依次取電阻箱的阻值為附表中所列的數(shù)值，并在指針相應(yīng)偏轉(zhuǎn)的各個位置刻上相應(yīng)的溫度值。這樣，在電阻箱換回R后，就可以由不平衡電橋中電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)量直接讀出溫度。2.熱電偶測溫原理與標(biāo)定圖2熱電偶示意圖把兩種不同的金屬兩端彼此焊接組成閉合回路， 若兩接點(diǎn)的溫度不同，回路中就產(chǎn)生溫度差電動勢。這兩種金屬的組合叫熱電偶。溫差電動勢的大小除了和組成的熱電偶材料有關(guān)外， 還決定于兩接點(diǎn)的的溫度差。將一端的溫度t0固定（稱為冷端，實(shí)驗(yàn)中利用冰水混合物），另一端的溫度t改變（稱為熱端），溫差電動勢亦隨之改變。電動勢和溫差的關(guān)系較復(fù)雜，其第一級近似式為Ea（t3式中a稱為熱電偶的溫差電系數(shù)，其大小取決于組成熱電偶的材料。熱電偶可以用電測量溫度。用一只已知“值的熱電偶，一端溫度固定不變，另一端與待測物體接觸，再用電位差計(jì)測出熱電偶回路的電動勢，就可以求出待測溫度。由于溫差電動勢較低，因此在實(shí)驗(yàn)中利用電位差計(jì)來測量。用實(shí)驗(yàn)測定溫差電動勢與測溫端溫度的關(guān)系曲線， 稱為溫差電偶的定標(biāo)。定標(biāo)方法有兩種：（1）定點(diǎn)法。利用已知的幾個固定點(diǎn)溫度，例如：水的沸點(diǎn)、水的三相點(diǎn)、氮的三相點(diǎn)、某些純金屬的凝固點(diǎn)等，作為已知溫度， 測出溫差電偶在這些已知溫度下的電動勢，用最小二乘法以多項(xiàng)式擬合實(shí)驗(yàn)曲線，求出溫差電系數(shù)等常數(shù)。 （2）比較法。用標(biāo)準(zhǔn)測溫儀（水銀溫度計(jì)）與未知溫差電偶置于同一恒溫加熱器中， 改變溫度進(jìn)行對比，也可作出E?t定標(biāo)曲線，本實(shí)驗(yàn)即采用比較法對銅-康銅溫差電偶進(jìn)行定標(biāo)。.儀器.銅電阻、電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電阻、微安表、穩(wěn)壓電源、開關(guān)、恒溫裝置、溫度計(jì).銅-康銅熱電偶、電勢差計(jì)、保溫瓶