张力和电位差讲解.ppt

液体表面张力系数的测定,一、实验目的,液体内部分子处于同种分子包围之中，各方向受到的分子力大小相等，合力为零，而表面层的分子受到向上的引力小于向下的引力，合力不为零,称为表面张力，它是表征液体性质的一个重要参量1、观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象，测量液体（水）的表面张力系数 2、掌握力敏传感器的灵敏度测量方法三、实验原理：,二、实验仪器： FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪液体表面层的分子在表面张力的作用下，出现一个指向液体内的吸引力，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一张拉紧了的弹性薄膜表面张力f大小与接触面的周长L成正比，其比例系数σ就称为液体的表面张力系数 硅压阻式力敏传感器,即：液体的表面张力系数等于作用于液面单位长度上的力（N.m-1）,测量一个已知周长L的金属圆环从待测液体表面脱离时所需的拉力f，从而求得该液体表面张力系数σ的方法1、拉脱法测液面张力,实验装置：,由于圆环的内外两面与液面接触线都要产生液面张力，因此液面张力作用长度L可由圆环的内外径D1和D2表示设圆环从液面拉脱前后，力敏传感器感受到的拉力分别为T1和T2，则T1和T2之差就是液面张力。

2、硅压阻式力敏传感器,硅压阻式力敏传感器由四个硅扩散电阻组成一个非平衡电桥，在外力T的作用下电桥失去平衡，将有电压输出：,B称为力敏传感器的灵敏度，单位V/N由上式可得张力系数：,U1和U2可由仪器读出，D1和D2可由游标卡尺测量，但要得到张力系数，还需要使用其他方法确定力敏传感器的灵敏度B表面张力系数σ的值和液体的种类、纯度、温度以及液体上方的气体成分有关实验证明，液体的温度越高，σ的值越小，液体所含杂质越多，σ的值也越小，对于上述条件都不变的液体，σ值是一个常数本实验中σ的理论值在教材375页表3中查询本实验在砝码盘内加砝码，从0.5克到3.5克以0.5克为单位递增砝码，分别读出每个拉力下的输出电压U1i，然后以0.5克为单位递减砝码，记录相同拉力下的输出电压U2i，某一拉力Ti下的输出电压Ui可由递增砝码时的读数和递减砝码时的读数取平均然后使用最小二乘法定标灵敏度B3、力敏传感器的定标,砝码盘,附：最小二乘拟合公式,对 y=bx+a,对 y=bx,所以力敏传感器的灵敏度：,四、实验步骤：,2、记录室温，用游标卡尺测量吊环内外径D1和D2各6次，填入表4.16中3、定标灵敏度B，将相关数据填入表4.17中。

1、开机预热数字电压表1）挂上砝码盘，调节仪器上的调零旋钮，使数字电压表显示为零消除砝码盘重量的影响）,（2）从0.5～3.5克递增砝码(mi)，记录输出电压U1i ，再递减砝码，记录相应的读数U2i 平均电压：,6次取平均值,5、测量吊环拉脱前后的输出电压U1和U2，重复六次，将数据填入表4.18中1）挂上吊环，调节吊环使其下沿与水液面平行2）将吊环下沿浸于液面，下降升降台，观察电压读数，读出最大值U1和拉脱后的读数U23）将实验数据代入公式1，求出表面张力系数，并与标准值（查表P375、表3）进行比较环状金属吊片,1、用最小二乘法计算灵敏度B；并作出T-U图线，用作图法表示B值2、计算液面张力系数σ；,3、由室内温度值，查表（P375、表3）得到σ的标准值，计算σ绝对误差和相对误差，正确表示测量结果五、数据处理及误差计算,【注意事项】,1、吊环须严格处理干净，在实验过程中手指不要接触被测液体 2、力敏传感器使用时用力不宜大于0.098N ，过大的拉力传感器容易损坏 3、安放砝码时应尽量轻缓，防止砝码盘晃动，确保电压信号输出比较稳定 4、在旋转升降台时，操作应平稳、缓慢，不可在液体的波动的情况下测量。

5、实验结束须将吊环用毛巾擦干，将所有附件放入附件盒内用电位差计测电池电动势和内阻,电位差计是精密测量中应用得最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位1、掌握电位差计的工作原理和结构特点 2、学习用线式电位差计测量电池电动势和内阻一、实验目的,十一线电位差计、直流稳压电源、标准电池、检流计、滑线变阻器、电阻箱,二、实验仪器,电阻丝AB长十一米，往复绕在11个插孔0、1、… 10上，每两孔之间相距一米,余下的一米拉在0与B间插头C可选0-10中任意插孔，以米为单位改变电阻丝长度，滑动端D可在0-B端连续改变位置，以调节一米以下电阻丝的长度十一线电位差计,若待测电池内阻ｒ，待测电池的电动势Eｘ,怎样才能使电池内部没有电流通过而又能测量电池的电动势 呢？,三、实验原理,采用补偿法,在没有可调标准电池Eｓ的情况下，可使带测电池和标准电池产生相同的补偿效果来进行比较测量,工件电流回路,补偿回路,效准回路,闭合K1后有工作电流 通过电阻丝 AB，并在电阻丝上产生电压降 如果再接通K2 ，可能出现三种情况： （1）当 Ex＞VCD 时，检流计 中有自右向左流动的电流。

（2）当Ex ＜ VCD时，检流计 中有自左向右流动的电流 （3）当 Ex＝ VCD时，检流计 中无电流（指针不偏转）我们称待测电路得到补偿同理，当有标准电池Es的效准回路与同一工作电流回路处于补偿，即 ，检流计G指向零 所以当无电流通过Es 、Ex时，电位差计AB线中CD=Lx、 两段的长度之比与Ex、Es值关系如下：,当K2分别与Ex和Es接通时，调节C、D两点使检流计指向零，分别测出电阻丝长度Lx=CD，Ls=C'D'，则可计算出Ex：,1、测量电池的电动势Ex,A为电阻丝单位长度的电压降，由Rn调整决定该值,AB为十一线电位差计，Rn 为滑线变阻器，用于调节工作电流；R为电阻箱，用于保护标准电池和检流计在电位差计处于补偿状态读数时，必须关闭K3 ，使电阻R短路，以提高测量的灵敏度由于检流计灵敏度的限制以及在米尺上测量电阻丝的长度存在测量误差，因此电动势的测量结果也存在误差确定测量误差的方法：在检流计平衡后，改变电阻丝CD的长度，使检流计指针向左偏转一小格，记录长度 ，再向右偏转一小格，记录长度 ，可以证明，最大测量误差为,2、Ex测量误差ΔEx,在Ex两端并联一电阻R，断开和接通开关K2时，调节CD两点，使检流计指针为零，测量的电阻丝长度分别为Lx和L2，则,3、测量电池内阻r,4、标准电池,标准电池的电动势是温度的函数,Es(20)=1.01866V是20℃时的标准电动势，t是温度，以℃为单位。

四、实验步骤,1、 按右图所示连接电路接线时需断开所有的开关，注意工作电源 的正、负极，应与标准电池 和待测电池 的正、负极相对调节电源电压U=6V，R取500Ω，检流计取1mA档并调零A为电阻丝单位长度的电压降，本实验要求A=0.2000V/m，根据标准电池在t℃温度的Es(t)值，则CD段的长度Ls为一定值：,将电阻丝的CD两点准确置于Ls长度，闭合K1；K2倒向Es侧（注意顺序），调节Rn，改变工作电流大小，使检流计指零，再去掉R（闭合K3），细调Rn使检流计指再次指向零此时电阻丝单位长度的电压降为A值2、校准电位差计（确定A值下的工作电流）,固定Rn (保持工作电流不变) ，路中又接上电阻箱R，K2倒向Ex侧，调节电阻丝CD长度断续按下滑动接头D，使检流计指零，然后去掉电阻箱R（闭合K3 ) ，再次微调接头D，使检流计G指针无偏转记录电阻丝长度Lx，则待测电池的电动势为 ：,4、确定测量误差ΔEx,3、测量电池电动势Ex,,在检流计平衡后，改变电阻丝CD的长度，即微调D点位置，使检流计指针分别向左右各偏转一小格，记录D点的相应位置 ， 则：,5、测量内阻r,6、取A=0.3000V/m，重复上述实验步骤（2）-（5）的内容。

选作）,在Ex两端并联电阻R=240Ω，即连接电池端右侧红黑两插孔再调节D点，使检流计指针为零，测量的电阻丝长度分别为L2，则,【注意事项】 1、测量时，应先接通工作回路，然后接通补偿回路测量完毕后，应先断开补偿回路，然后断开工作回路 2、标准电池和待测电池的正负极一定不能接错 3、标准电池只能短时间通过几微安的电流，所以不能用指针式电压表测量它的电压。