金属线胀系数测定实验报告.附详图[大全五篇]

第一篇：金属线胀系数测定实验报告.附详图

实验 5

金属线胀系数得测定

测量固体得线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体得相对伸长量。此相对伸长量得测量与杨氏弹性模量得测定一样 , 有光杠杆、测微螺旋与千分表等方法.而加热固体办法 , 也有通入蒸气法与电热法。一般认为 , 用电热丝同电加热 , 用千分表测量相对伸长量 , 就是比较经济又准确可靠得方法。

一、实验目得

1.学会用千分表法测量金属杆长度得微小变化。

2.测量金属杆得线膨胀系数。

二、实验原理

一般固体得体积或长度，随温度得升高而膨胀，这就就是固体得热膨胀。

设物体得温度改变时 , 其长度改变量为 , 如果足够小 , 则与成正比 , 并且也与物体原长成正比，因此有

（1)

式（１)中比例系数称为固体得线膨胀系数 , 其物理意义就是温度每升高 1℃时物体得伸长量与它在 0℃时长度之比.设在温度为 0℃时, 固体得长度为，当温度升高为℃时 , 其长度为，则有

即（2)如果金属杆在温度为, 时 , 其长度分别为 ,，则可写出

（3)(4）

将式（3)

代入式(4）,又因与非常接近，所以，于就是可得到如下结果

:

（5）

由式（５）, 测得 ,，与 , 就可求得值。

三、仪器介绍

（一）加热箱得结构与使用要求 1.结构如图 5—1。

2.使用要求

（1）被测物体控制于尺寸；

（2）整体要求平稳，因伸长量极小, 故仪器不应有振动；

（3）千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好得接触（读数在 0、2~0、3mm 处较为适宜 , 然后再转动表壳校零）

;（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线

.（二）恒温控制仪使用说明面板操作简图 , 如图 5— 2 所示.图 5—2

1.当电源接通时，面板上数字显示为 FdHc，表示仪器得公司符号 , 然后即刻自动转向 A X X、X 表示当时传感器温度，即.再自动转为、（表示等待设定温度)。

2.按升温键 , 数字即由零逐渐增大至实验者所选得设定值，最高可选８０

℃、3.如果数字显示值高于实验者所设定得温度值

,可按降温键，直至达到设定值。

4.当数字达到设定值时 ,即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频闪与加热速率成正比.5.确定键得另一用途就是可作选择键,可选择观察当时得温度值与先前设定值。

6.实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。四、实验步骤

1.接通电加热器与温控仪输入输出接口与温度传感器得航空插头。

2.测出金属杆得长度 (本实验使用得金属杆得长度为 400mm）,使其一端与隔热顶尖紧密接触。

3.调节千分表带绝热头得测量杆 ,使其刚好与金属杆得自由端接触 ,记下此时千分表得读数。

4.接通恒温控制仪得电源 ,先设定需要加热得值为 30 ℃，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。

注视恒温控制仪，每隔３ ℃读一次读数 ,同时读出千分表得示数，将相应得读数 ,，⋯ ,，，⋯，，⋯,，,，⋯，记在表格里。

(其中 =（+)/2)

5.显然 ,金属杆各时刻上升得温度就是— ,-,⋯,-，相应得伸长量就是－ ,— ,⋯,-，则式(5)可表示为

＝

即

(6)

由此可知，线膨胀系数就是以

-为纵坐标、以—为横坐标得实验曲线得斜率。把

各测量值填入下表 ,作－与-得曲线（即与曲线)，先算出，再求出.另外还可根据式(6）来计算出。因为长度得测量就是连续进行得，故用逐差法对进行处理。

五、实验数据

T ｎ

/ ℃

Nn

／

mm

六、数据处理

1.图像法

根据实验数据作出与曲线如下图所示

因,故数据正相关相关性很高。

可得 =0、0０46mm/

℃,又因

=４０

0mm

求得

／ ℃ 2.逐差法

同理求得 , 根据查得得 ℃求出

根据式(6), 则／ ℃ ,其中 ,代入数据求得

／ ℃

则 /℃

七、误差分析

两种方法所测得得结果几乎一致，而逐差法中，数量级很小。

故而误差在允许范围内。

产生误差得原因：

1、在读取数据时得读数误差

.２、仪器本身存在得误差。

八、注意事项

1.在测量过程中，整个系统应保持稳定，不能碰撞。

2.读取 ,数据时，特别就是读取时，一定要迅速

.九、试验总结

1.本次实验原理简单 ,操作也并不复杂.但就是在给铝棒加热以及降温过程中需要较长得时间，这要求要有一定得耐心。2.再进一步深入了解了作图法分析数据以及逐差法分析数据得方法.

第二篇：无机化学测定实验报告

无机化学测定实验报告

实验名称：室温：气压：

年级组姓名实验室指导教师日期 基本原理（简述）：

数据记录和结果处理：

问题和讨论

附注：

指导教师签名

第三篇：金属检测实验报告

《感测技术》课程设计题目：金属探测器的制作

学号姓名：刘长军刘倩倩刘嘉威刘校 罗林李鑫林祥祥林晗 老师：袁新娣

时间：

2013年11月

引言认识金属探测器金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的灵敏度。目前。国外虽然已有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵；国内传统的金+.属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界干扰。

一、设计目的1、进一步了解和运用涡流效应的原理。

2、了解电容三点式振荡电路原理。二：任务和要求

1、任务：设计一种可准确探测小范围内是否存在金属物体的电子。

2、探测器性能要求：（1）工作温度范围：-40℃——+50℃。（2）连续工作时间：一组5号干电池可连续工作40h（小时）。（3）要求当有金属靠近传感器时相应的电路会发出警报。（4）探测距离在20mm以内。

三、总方案设计

1、元器件的准备电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。VD1-VD2为1N4148。电阻均为1/8W。金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选Φ10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个Φ10mm的孔，然后套在磁心两端，如图1所示。最后Φ0.31的漆包线在磁心上绕。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。

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2、电路的制作与调试图2是金属探测器电原理图图，组装前将所用元器件的管脚引线处理干净并镀上锡。对照三个图，依次将电阻器、二极管、电容器、三极管、发光二极管、微调电阻器焊到电路板上，再将电感探头连接到电路板上。电路装好，检查无误就可以通电调试。接通电源，将微调电阻器R8的阻值由大到小慢慢调整，直到发光二极管亮为止。然后用一金属物体接近电感探头的磁心端面，这时发光二极管会熄灭。调整微调电阻器R8可以改变金属探测器的灵敏度，微调电阻器R8的阻值过大或过小电路均不能工作。如果调整得好，电路的探测距离可达20mm。但要注意金属探测器的电感探头不要离元器件太近，在装盒时不要使用金属外壳 S L1 6.8mH 1 3 C20.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3kR23.3k R36.8k R4100 R6680k R72M R8 5.1k C4 0.1ufC5 0.1ufC72.2uf Q1A TR_2_IS_N_A 3 1 2 Q1BTR_2_IS_N_A 6 4 5 Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 0.01uf CAP NP D1 DIODED2DIODE D3 LED5V

图2 金属探测器总原理图

3、电路工作原理涡流效应图3涡流传感器结构图根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。通过以上分析可知，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B的变化。对于非铁磁性的金属[包括抗磁体(如:金、银、铜、铅、锌等)和顺磁体(如锰、铬、钦等)μr1， 较大，可以认为是导电不导磁的物质，主要产生涡流效应，磁效应可忽略不计；对于铁磁性金属（如：铁、钴、镍）μr很大，也较大，可认为是既可导电又导磁的物质，主要产生磁效应，同时又有涡流效应。金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边发光二极管的亮灭。在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成了一个电容三点式振荡器用如图4所示。VT1的静态工作点：取R6=6.8K（电位器）,R2=3.3K,VBQ=0.5VCC。当图2中三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使它 的集电极信号为负。两个电容器两端的信号极性通过电容器的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡，R8和R1的存在，消弱了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下。S L1 6.8mH 1 3 C2 0.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3k0.01uf CAP NP

图4 电容三点式振荡电路理论计算振荡器的频率为：（C是C1，C2的串联）金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感L、电容器C1、C2决定。调节电位器R8减小反馈信号，使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R6是三极管VT1的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器C4、电阻器送到由三极管VT2、电阻器R3、R9及电容器C5等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和VD2进行半波整流，电容器C7进行滤波。整流滤波后的直流

电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮。在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管VT3的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管熄灭。

R4 100 C72.2uf Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 D1 DIODE D3 LED5V

图5 发光二极管检测电路

四、原件清单

NPN9014

3个

0.01uF无极性电容

3个

0.1uF电容

2个

202uF电容

1个自制电感线圈

1个二极管1N4004

2个

发光二极管

1个 6.8K电阻

1个 6.8K变阻器

1个 3.3K电阻

2个 100欧姆电阻

1个 2M电阻

1个 5.1K变阻器

1个 9K电阻

1个

五、本次课程设计的心得体会课程设计是一个重要的教学环节，也是对学生综合素质的一次考核，所要完成的任务对每个同学来说都是一次挑战。通过这次课程设计不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个很大的提高。这次课程设计金属探测器的电路图虽然比较简单，但真正要实现预期的功能还是有一定的困难，因此最后的结果不是很理想。此次课成设计的完成是我们团队合作的成果，一起设计电路，选择元器件，购买元器件，直到电子文档的完成，团队精神是我们最大的收获！当然在此期间也向我们的授课老师袁老师请教了许多的问题，在此表示感谢！

第四篇：物理实验报告《测定三棱镜折射率》

【实验目的】

利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；

【实验仪器】

分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。

【实验原理】

最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形 abc 表示玻璃三棱镜的横截面，ab和

ac是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；bc 为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线 ld 入射到棱镜的 ab 面上，经过两次折射后沿 er 方向射出，则入射线 ld 与出射线 er 的夹角

称为偏向角。

图10

三棱镜的折射

由图10中的几何关系，可得偏向角

(3)

因为顶角a满足，则

(4)

对于给定的三棱镜来说，角a是固定的，随

和

而变化。其中

与、、依次相关，因此

实际上是的函数，偏向角

也就仅随

而变化。在实验中可观察到，当

变化时，偏向角

有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当

时，具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。

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图1

1最小偏向角

若用

表示最小偏向角，将

代入(4)式

得

（5）

或

（6）

因为，所以，又因为，则

（7）

根据折射定律

得，（8）

将式（6）、（7）代入式（8）得：

（9）

由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角

及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n

.【实验内容与步骤】

1．调节分光计

按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。

2．调整平行光管

(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。

(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮 1 调节）。

(3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。

3．测三棱镜的折射率

(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为 60度。

(2)观察偏向角的变化。用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。

按

计算最小偏向角

（取绝对值）。

重复步骤 1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角。

按式（9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率 n 的数据表格3。

【数据记录及处理】

表3

测量最小偏向角

钠光波长（å）

第五篇：标准稠度用水量测定实验报告

土木工程材料实验报告

专业：组号：试验日期：

组长：组员：

实验名称：标准稠度用水量测定

实验目的：测量水泥净浆达到标准稠度的用水量，以作为水泥凝结时间和安定性实验是所需

水量的标准。

实验仪器：

1、标准稠度和凝结时间测定仪

2、水泥净浆搅拌机器

3、工业天平

4、量筒

实验原理：试锥下沉深度来确定水泥稠度是否达到标准，从而得出水泥净浆时的用水量。

实验步骤：

1、称取水泥式样500g ,水142.5ml。用湿布将实验的用具抹湿，然后将是水泥到

入拌料筒内。

2、置拌料筒于搅拌机上，开动机器，同时徐徐加入式样和水慢速搅拌120s，停

拌15s，接着快速搅拌120s,停机。

3、搅拌完毕后立即浆净浆一次装入锥模筒内，用小刀插捣并振动数次，刮去多

余净浆，迅速放在试锥下面固定位置上，并将试锥放下，使锥尖和净浆表面接

触，拧紧螺钉，然后突然松开螺钉，让试锥自由沉入净浆中，到30s时，拧紧

螺钉，记录试锥下沉深度。如用调整用水量法时，以试锥下沉深度为26~30~m

m时的拌合水量为标准稠度用水量。如超过或不足26~30mm时，需另称式样，调整用水量重新实验，直到满足上述要求为止。

原始数据与处理结果：