试验一金属弹性模量的测定
弹性模量的测定实验报告
弹性模量的测定实验报告弹性模量的测定实验报告引言：弹性模量是材料力学性质的一个重要参数，用于描述材料在受力后的变形程度。
本实验旨在通过测定金属材料的拉伸变形，计算其弹性模量，并探讨不同因素对弹性模量的影响。
实验装置与方法：实验中使用的装置主要包括拉伸试验机、测量仪器和金属试样。
首先，选择一根长度为L、直径为d的金属试样，并对其进行表面处理以确保试样表面光滑。
然后，在拉伸试验机上夹住试样的两端，使其处于拉伸状态。
通过加载装置施加拉力，同时使用测量仪器记录试样的变形程度。
实验步骤：1. 准备工作：清洁金属试样表面，确保试样无明显缺陷。
2. 安装试样：将试样放入拉伸试验机夹具中，调整夹具使试样两端固定。
3. 测量初始长度：使用游标卡尺等测量工具测量试样的初始长度L0。
4. 施加拉力：通过加载装置施加逐渐增加的拉力，同时记录下相应的拉伸变形量。
5. 测量最终长度：当试样断裂时，使用测量工具测量试样的最终长度L1。
6. 数据处理：根据测得的拉伸变形量和试样的几何参数，计算弹性模量。
结果与讨论：根据实验数据，我们计算得到了金属试样的弹性模量。
在本实验中，我们选择了不同材料的试样进行测试，包括铜、铝和钢等。
通过对比不同材料的弹性模量，我们可以发现不同材料具有不同的弹性特性。
此外，我们还探究了温度和应变速率对弹性模量的影响。
实验结果表明，随着温度的升高，金属材料的弹性模量会发生变化。
这是因为温度的变化会导致材料内部晶格结构的改变，进而影响材料的弹性性质。
另外，应变速率也会对弹性模量产生影响。
较高的应变速率会导致材料内部的位错运动增加，从而使材料的弹性模量降低。
结论：通过本实验，我们成功测定了金属材料的弹性模量，并探究了不同因素对弹性模量的影响。
实验结果表明，不同材料具有不同的弹性特性，且温度和应变速率对弹性模量有一定的影响。
这对于材料科学和工程应用具有重要的意义，可为材料选择和设计提供参考依据。
总结：本实验通过测定金属材料的拉伸变形，计算其弹性模量，并探讨了不同因素对弹性模量的影响。
金属杨氏弹性模量的测量实验报告
金属杨氏弹性模量的测量实验报告金属杨氏弹性模量的测量实验报告引言：金属杨氏弹性模量是衡量金属材料弹性特性的重要指标，对于材料的力学性能研究和工程设计具有重要意义。
本实验旨在通过测量金属杨氏弹性模量的方法，探究金属材料的弹性特性，并验证实验结果的准确性。
实验原理：杨氏弹性模量是指材料在弹性变形阶段，单位应力下单位应变的比值。
实验中常用悬臂梁法测量金属杨氏弹性模量。
悬臂梁法利用悬臂梁在负载作用下产生弯曲变形，通过测量悬臂梁的挠度和应力，计算得到杨氏弹性模量。
实验步骤：1. 实验前准备：a. 准备金属样品和测力计。
b. 使用卡尺测量金属样品的尺寸，记录下长度、宽度和厚度。
c. 将金属样品固定在支架上，保证悬臂梁形成。
d. 将测力计固定在支架上，使其与金属样品接触。
2. 实验测量：a. 调整测力计，使其读数为零。
b. 用外力作用在悬臂梁上，使其发生弯曲变形。
c. 测量测力计的读数，并记录下来。
d. 测量悬臂梁的挠度，可以使用刻度尺或激光测量仪器。
e. 重复以上步骤，记录多组数据。
3. 数据处理：a. 计算金属样品的截面面积。
b. 根据测力计的读数和悬臂梁的挠度，计算金属样品的应力和应变。
c. 绘制应力-应变曲线，并确定线性弹性阶段。
d. 根据线性弹性阶段的数据，计算金属杨氏弹性模量。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的数据，我们可以绘制金属样品的应力-应变曲线。
在线性弹性阶段，应力与应变成正比，即呈线性关系。
通过线性回归分析，我们可以得到金属杨氏弹性模量的数值。
本实验中，我们选择了一块铜材料进行测量。
通过测量得到的数据，我们绘制了铜材料的应力-应变曲线，并利用线性回归分析得到了铜材料的杨氏弹性模量。
实验结果表明，铜材料的杨氏弹性模量为XXX GPa。
这个结果与文献值相符合，验证了实验结果的准确性。
结论：本实验通过悬臂梁法测量金属杨氏弹性模量，得到了准确的实验结果。
实验结果表明，金属杨氏弹性模量是金属材料弹性特性的重要指标，对于材料的力学性能研究和工程设计具有重要意义。
金属弹性模量的测量实验报告
金属弹性模量的测量实验报告实验目的，本实验旨在通过测量金属材料的弹性模量，掌握弹性模量的测量方法，加深对金属材料力学性能的理解。
实验仪器，弹簧测力计、金属杆、游标卡尺、实验台、螺母、螺栓等。
实验原理，弹性模量是材料在受力时产生弹性形变的能力大小的物理量。
在一定范围内，应力与应变成正比，比例系数就是弹性模量。
实验中，我们将通过悬挂金属杆并在其上加力，测量其形变和受力，从而计算出弹性模量。
实验步骤：1. 将金属杆固定在实验台上，确保其水平放置。
2. 在金属杆上方悬挂弹簧测力计，并在下方加上螺母和螺栓，使其受力。
3. 用游标卡尺测量金属杆在受力后的长度变化，记录下数据。
4. 通过弹簧测力计测量金属杆受力的大小，记录下数据。
5. 根据测得的数据，计算金属材料的弹性模量。
实验数据：通过实验测得金属材料受力后的长度变化为ΔL，受力大小为F。
实验结果：根据实验数据，我们计算得到金属材料的弹性模量为E。
实验分析：通过本次实验，我们成功测量得到了金属材料的弹性模量。
弹性模量是衡量金属材料抗弯抗拉能力的重要参数，对于材料的选取和设计具有重要意义。
通过本次实验，我们不仅掌握了弹性模量的测量方法，也加深了对金属材料力学性能的理解。
实验总结：通过本次实验，我们对金属材料的弹性模量有了更深入的了解。
在实验中，我们遇到了一些困难，但通过细心观察和认真测量，最终取得了满意的实验结果。
在以后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高实验能力，为科学研究和工程技术的发展做出贡献。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验中，我们遇到了测量数据不准确的问题，经过仔细检查和多次测量，最终找到了正确的测量方法，确保了实验结果的准确性。
实验的局限性：本次实验存在一定的局限性，比如实验条件受限、设备精度等问题，这些都会对实验结果产生一定的影响。
在今后的学习和工作中，我们将继续改进实验条件，提高实验设备的精度，以获得更加准确的实验结果。
实验的意义：本次实验不仅增加了我们对金属材料弹性模量的认识，也培养了我们的实验能力和动手能力。
金属弹性模量的测定
力。但是，与伸长应变有关的伸长量是微小的变
化量，仅为10 -2 mm量级，因此，拉伸法测定金属 丝弹性模量的实验关键是借助光学放大法，即利
用光杠杆将微小伸长量放大后进行测量的方法。
实验目的
（1）学习测量弹性模量的方法。
（2）学习调整铅直、水平、望远镜聚焦以及光学
共轴等高调节等方法。
（3）学习用逐差法、作图法及图解法处理数据。
注意事项
1.实验系统调好后，一旦开始测量，即不能对系统任
一部分进行调整。否则，所有数据重新测量。
2.加减砝码时，要轻拿轻放，让砝码开口均匀的朝向 各个方向，使重心在金属丝所在的铅垂线上。 3.切勿用手触摸反射镜面和望远镜镜头。 4.测量钢丝直径时，注意不要将金属丝硬性弯折
5.实验完成后将砝码取下，将金属丝托架上升，使金
度变化量，很难用普通的侧长仪器测量。因而，
本实验采用光杠杆的光学放大原理来解决。
光杠杆原理
用光学转换放大的方法来测量微小长度变化， L 即将很难测量的 ，转换为易于测量的标尺 度 n 。
由于 L 远远小于b，所以ɑ也很小，固有
L tan b
又因n远远小于D固有
b L n 2D
实验仪器
弹性模量测定仪一套、光杠杆反射镜、望远 镜及标尺、砝码、外径千分尺、游标卡尺、钢卷 尺。
实验原理
胡克定律：在弹性限度内，应力与应变成正 比 ，即
应力
F L E S L
应变
1 S d πd 2 ΔL 其中F、L、d较容易测定而 L 是一个微小的长
ni n 0 tan2 2 D
两式相除得：
只要测得b、n 、D、即可测出 L 。光杠杆 的作用在于将微小长度变化值 L 放大为标尺 上的位移量 n ，2D/b称为光杠杆的放大倍数。
金属杨氏弹性模量的测量实验报告
金属杨氏弹性模量的测量实验报告篇一：金属材料杨氏模量的测定实验报告浙江中医药大学学生物理实验报告实验名称金属材料杨氏模量的测定学院信息(本文来自：小草范文网:金属杨氏弹性模量的测量实验报告)技术学院专业医学信息工程班级一班报告人学号同组人学号同组人学号同组人学号理论课任课教师实验课指导教师实验日期 XX 年3月2日报告日期 XX年3月3日实验成绩批改日期浙江中医药大学信息技术学院物理教研室篇二：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量实验报告示范实验名称：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量一．实验目的学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量；掌握光杠杆法测量微小变化量的原理；学习用逐差法处理数据。
二．实验原理长为l，截面积为S的金属丝，在外力F的作用下伸长了?l,称Y?丝直径为d，即截面积S??d2/4,则Y?F/S为杨氏模量（如图1）。
设钢?l/l4lF。
??ld2伸长量?l比较小不易测准，因此，利用光杠杆放大原理，设计装置去测伸长量?l（如图2）。
由几何光学的原理可知，?l?8FlLbb。
(n?n0)n， ?Y?22L2L?db?n图1图2三．主要仪器设备杨氏模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分卡；游标卡尺；米尺；待测钢丝；砝码；水准器等。
四．实验步骤1. 调整杨氏模量测定仪 2．测量钢丝直径 3．调整光杠杆光学系统 4．测量钢丝负荷后的伸长量(1) 砝码盘上预加2个砝码。
记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值n0。
'''(2) 依次增加1个砝码，记录相应的望远镜读数n1。
,n2，?,n7''''''''(3) 再加1个砝码，但不必读数，待稳定后，逐个取下砝码，记录相应的望远镜读数n7。
,n6，?,n1,n0(4) 计算同一负荷下两次标尺读数(ni'和ni'')的平均值ni?(ni'?ni'')/2。
金属杨氏弹性模量的测量
金属杨氏弹性模量的测量金属的杨氏弹性模量（Young's Modulus）是衡量材料弹性变形能力的重要指标之一。
它描述了材料在受到外力时，相对于起始形态所发生的形变程度，即力和应变之间的关系。
杨氏弹性模量是材料物理学和实验力学研究中最基本、最重要的测试参数之一。
本文将介绍金属杨氏弹性模量的测量方法。
杨氏弹性模量是材料表征固有的弹性能力的物理量，通常用符号E来表示。
在材料的线弹性区域内，杨氏弹性模量描绘了质量受到外部作用的应变程度和外部作用力的大小之间的关系。
材料的杨氏弹性模量被定义为它的静线拉伸应力和应变之比。
这一比率通常被表示为E = σ/ε，其中σ是应力，ε是应变。
杨氏弹性模量在材料物理学和实验力学研究中被广泛应用。
它对于材料的应变、断裂、形变和剩余变形等方面的研究都有着重要的意义。
测量杨氏弹性模量的研究成果不仅在材料研究领域具有重大价值，而且在各个工业领域都具有广泛应用价值。
通过测量杨氏弹性模量，可以预测材料的弯曲、撕裂等行为，从而在材料设计和工程应用中提高性能和使用寿命。
1. 悬臂梁法悬臂梁法是测量杨氏弹性模量最常用的技术之一。
这个方法的基本原理是通过对悬臂梁进行不同程度的弯曲，观察弯曲产生的应力和应变之间的关系，以确定杨氏弹性模量。
测量过程中，先用精密的测微计测量悬臂梁的长度和宽度，以及悬臂梁在不同负载下的挠度。
然后计算出弹性模量，并通过检查不同负载下的挠度和应变关系曲线的斜率大小来验证实验结果。
这种方法可以测量各种不同材料的弹性模量，但需要一些复杂的调整和装置来保证精确的测量值。
2. 声速法声速法是一种非常简单和实用的测量杨氏弹性模量的方法。
其测量步骤与悬臂梁法差别较大，是通过测量材料中声波的传输速度来计算杨氏弹性模量。
测量过程中，先通过均匀冲击材料来产生一道声波，然后通过测量声波的传播时间和材料快度之间的关系来计算弹性模量。
由于声速法有许多限制，如声波速度的变化、声波传播方向的影响等等，所以它只适用于某些形状的材料或是特殊材料的测量。
金属弹性模量的测量实验报告
金属弹性模量的测量实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测量金属弹性模量的方法，掌握金属材料的力学性能，加深对金属材料性质的理解。
二、实验原理。
金属材料在受力时会发生弹性变形，弹性模量是衡量金属材料抵抗弹性变形能力的重要指标。
在实验中，我们将利用悬臂梁法和声波法两种方法来测量金属材料的弹性模量。
三、实验仪器和材料。
1. 悬臂梁法实验仪器，悬臂梁、外力传感器、位移传感器、数据采集系统等。
2. 声波法实验仪器，声波发生器、声波接收器、计时器、金属样品等。
四、实验步骤。
1. 悬臂梁法实验步骤：（1）安装悬臂梁和传感器，将悬臂梁固定在支架上，连接外力传感器和位移传感器。
（2）施加外力，在悬臂梁上施加外力，记录外力和悬臂梁的位移数据。
（3）数据处理，利用数据采集系统对采集的数据进行处理，计算出金属材料的弹性模量。
2. 声波法实验步骤：（1）准备工作，将金属样品固定在合适的位置，设置声波发生器和声波接收器。
（2）发射声波，通过声波发生器发射声波，记录声波传播时间。
（3）数据处理，根据声波传播时间和金属样品的尺寸，计算出金属材料的弹性模量。
五、实验结果与分析。
经过实验测量和数据处理，得到金属材料的弹性模量为XXX。
通过对比两种方法得到的结果，我们发现它们的测量结果存在一定的差异。
这可能是由于实验操作、仪器精度等因素所致。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测量方法。
六、实验结论。
通过本次实验，我们成功掌握了测量金属弹性模量的方法，并且对金属材料的力学性能有了更深入的了解。
同时，我们也意识到在实际应用中需要综合考虑多种因素，选择合适的测量方法来准确地获取金属材料的弹性模量。
七、实验心得。
本次实验让我深刻体会到实验操作的重要性，只有严格按照操作规程进行实验，才能获得准确可靠的实验结果。
同时，也加深了我对金属材料力学性能的理解，为今后的学习和科研打下了坚实的基础。
八、参考文献。
[1] 弹性模量的测量方法及其应用。
金属杨氏弹性模量的测量实验报告
一、实验目的1. 掌握光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
2. 学习并运用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
3. 通过实验，加深对弹性模量概念的理解，提高实验操作技能。
4. 学会处理实验数据，运用逐差法计算结果，并对误差进行分析。
二、实验原理杨氏弹性模量（E）是描述材料在受到拉伸或压缩时抵抗形变的能力的物理量。
根据胡克定律，在弹性限度内，材料的应变（ε）与应力（σ）成正比，即σ = Eε。
其中，σ = F/A，ε = ΔL/L，F为作用力，A为截面积，ΔL为长度变化，L为原长。
本实验采用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
实验原理如下：1. 将金属丝一端固定，另一端悬挂砝码，使金属丝受到拉伸力F。
2. 利用光杠杆法测量金属丝的微小长度变化ΔL。
3. 根据胡克定律，计算出金属丝的杨氏弹性模量E。
三、实验仪器1. 金属丝（钢丝）2. 光杠杆装置（包括光杠杆、望远镜、标尺）3. 砝码4. 螺旋测微器5. 游标卡尺6. 卷尺7. 计算器四、实验步骤1. 将金属丝一端固定在支架上，另一端悬挂砝码。
2. 将光杠杆装置放置在金属丝下方，调整望远镜与标尺，使光杠杆平面镜与标尺平行。
3. 调整望远镜与平面镜的高度，使望远镜对准平面镜。
4. 读取标尺上金属丝原长L0。
5. 挂上砝码，使金属丝受到拉伸力F。
6. 观察望远镜中的像，记录金属丝的长度变化ΔL。
7. 重复步骤5和6，进行多次测量。
8. 计算金属丝的平均长度变化ΔL平均。
五、数据处理1. 根据公式E = FΔL/AΔL，计算金属丝的杨氏弹性模量E。
2. 对实验数据进行逐差法处理，消除偶然误差。
3. 计算实验结果的平均值和标准差。
4. 分析实验误差，包括系统误差和偶然误差。
六、实验结果与分析（此处根据实际实验数据填写）七、实验总结1. 本实验成功测定了金属丝的杨氏弹性模量，掌握了光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
2. 通过实验，加深了对弹性模量概念的理解，提高了实验操作技能。
弹性模量的测定(共振法)
实验5 弹性模量的测定〔共振法〕【实验目的】1.用支撑法测定金属材料的弹性模量。
2.学习综合应用物理仪器的才能。
【实验内容】1.连接线路。
2.测量各被测样品的长度、直径〔在不同部位测3次取平均值〕及质量〔见实验卡片〕不同样品各测一次。
3.测量样品的弯曲振动基频频率。
理论上，样品做基频共振时，支撑点应置于节点处，即支撑点应置于距棒的两端面分别为0.224L和0.776L处。
但是，在这种情况下，棒的振动无法激发。
欲激发棒的振动，支撑点必须分开节点位置。
这样，又与理论条件不一致，势必产生系统误差。
故实验上采用下述方法测定棒的弯曲振动基频频率：在基频节点处正负30mm范围内同时改变两支撑点位置，每隔5mm测一次共振频率，画共振频率与支撑点位置关系曲线。
由图可确定节点位置的基频共振频率。
钢棒共振频率在800---900HZ附近，铜棒的共振频率在700---800HZ附近。
【数据处理】1.由各样品的L，m，d值，按实验内容要求设计实验表格。
实验卡片上给出的相关数据：铜棒：M=(75.50±0.03)g d=(7.98±0.02)mm不锈钢棒：M=(39.20±0.03)g d=(6.00±0.02)mm支撑点距钢棒两端面的间隔为x处的共振频率f=846.06Hz.2.画铜棒的f-x曲线，并确定铜棒在节点位置的共振频率，分别计算铜棒和钢棒的杨氏模量E值及其百分误差η。
：3241.6067L mE fd=理论值：铜棒为110.910pa⨯钢棒为112.010pa⨯铜棒的f-x 曲线如下：BAx/cm由图可知铜棒基频f 0=7Hz()()3232104318.221075.50101.6067706.909.04107.9810E pa ---⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯铜1110110.9109.0410100%0.44%0.910E E E η-⨯-⨯==⨯=⨯理铜理 ()()3232114318.001039.20101.6067846.06 2.03106.0010E pa ---⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯钢1111112.010 2.0310100% 1.5%2.010E E E η-⨯-⨯==⨯=⨯理钢理【数据采集】〔1〕铜棒长度L/cm:支撑点距钢棒两端面的间隔为x处的共振频率fHz.〔〔〔4〕铜棒长度L/cm:支撑点距钢棒两端面的间隔为x处的共振频率f=843.51Hz.。
金属弹性模量的测量实验报告
金属弹性模量的测量实验报告弹性模量测量实验金属报告金属弹性模量试验报告杨氏弹性模量实验报告篇一：广工用拉伸法测量杨氏弹性模量实验报告篇二：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量实验报告示范实验名称：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量一．实验目的学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量；掌握光杠杆法测量微小变化量的原理；学习用逐差法处理数据。
二．实验原理长为l，截面积为S的金属丝，在外力F的作用下伸长了?l,称Y?丝直径为d，即截面积S??d2/4,则Y?F/S为杨氏模量（如图1）。
设钢?l/l4lF。
??ld2伸长量?l比较小不易测准，因此，利用光杠杆放大原理，设计装置去测伸长量?l（如图2）。
由几何光学的原理可知，?l?8FlLbb。
(n?n0)n，?Y?22L2L?db?n图1图2三．主要仪器设备杨氏模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分卡；游标卡尺；米尺；待测钢丝；砝码；水准器等。
四．实验步骤1. 调整杨氏模量测定仪2．测量钢丝直径3．调整光杠杆光学系统4．测量钢丝负荷后的伸长量(1) 砝码盘上预加2个砝码。
记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值n0。
'''(2) 依次增加1个砝码，记录相应的望远镜读数n1。
,n2，?,n7''''''''(3) 再加1个砝码，但不必读数，待稳定后，逐个取下砝码，记录相应的望远镜读数n7。
,n6，?,n1,n0(4) 计算同一负荷下两次标尺读数(ni'和ni'')的平均值ni?(ni'?ni'')/2。
(5) 用隔项逐差法计算?n。
5. 用钢卷尺单次测量标尺到平面镜距离L和钢丝长度；用压脚印法单次测量光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离b。
材料力学弹性模量E测定试验报告
材料力学弹性模量E测定试验报告材料力学弹性模量E测定试验报告一、实验目的本实验旨在通过拉伸试验测定金属材料的弹性模量E，理解弹性模量的概念及其物理意义，掌握弹性模量的测量方法，提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理弹性模量是材料在弹性变形阶段内，应力与应变之间的比例系数。
它反映了材料抵抗弹性变形的能力，是材料的重要力学性能指标之一。
本实验采用拉伸试验方法，通过测量试样在拉伸过程中的应力-应变曲线，求得弹性模量E。
三、实验步骤1.准备试样：选择一根金属材料试样，长度为100mm左右，直径为3mm左右。
将试样表面擦拭干净，去除毛刺和氧化层。
2.安装试样：将试样安装在上、下两个夹具之间，确保试样与夹具接触良好，没有松动。
3.加载实验：打开试验机控制软件，设置实验类型、载荷上限等参数。
缓慢加载，使试样逐渐变形，记录应力-应变曲线。
4.数据记录：在实验过程中，每隔0.5%应变值记录一次应力值，直至应变达到2%左右。
记录数据时要保证数据的准确性和可靠性。
5.数据处理：将实验数据输入计算机，绘制应力-应变曲线，并计算弹性模量E。
6.清洗试样：实验结束后，取出试样，用酒精或清水清洗干净，晾干备用。
四、数据分析与处理1.数据记录表：附表1通过附表1可以看出，随着应变的增加，应力也逐渐增加。
在弹性变形阶段，应力与应变呈线性关系。
2.弹性模量计算：附表2及公式根据附表2中的数据和公式E=(σ/ε)×10^(-3)，计算得到弹性模量E。
其中，σ为应力值，ε为应变值。
从附表2中可知，该金属材料的弹性模量为200GPa左右。
五、结论总结通过本实验，我们了解了金属材料的弹性模量及其物理意义，掌握了弹性模量的测量方法。
实验结果表明，该金属材料的弹性模量为200GPa左右。
实验过程中我们应严格遵守实验规则和操作规程，保证数据的准确性和可靠性。
同时要提高自己的实验技能和数据处理能力，为以后的科研工作打下坚实的基础。
大学物理实验A1弹性模量的测量实验报告
清华大学测量弹性模量试验物理实验完整报告班级姓名学号结稿日期：弹性模量的测量实验报告一、拉伸法测弹性模量1.实验目的（1）. 学习用拉伸法测量弹性模量的方法；（2）. 掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用。
2.实验原理（1）弹性模量及其测量方法对于长度为L、截面积为S的均匀的金属丝，将外力F作用于它的长度方向，设金属丝伸长量为δL。
定义单位横截面上的垂直于横截面的作用力F/S为正应力，而金属丝的相对伸长量δL/L为线应变。
根据胡克定律，在弹性形变范围内，正应力与线应变成正比，表达式为：F S =EδLL（1）式中比例系数E=F/SδL/L称作材料的弹性模量，与材料本身的性质有关。
在本实验中，设钢丝的直径为D，则钢丝的弹性模量可进一步表示为：E=4FLπD²δL（2）公式（2）即为本实验的计算公式。
在实验中，我们将钢丝悬挂于支架上，固定一端，在另一端加砝码，钢丝所受到的沿长度方向的力F由砝码的重力F=mg表示。
用读数显微镜可以测出钢丝相应地伸长量δL（微小量）。
此外，钢丝长度L用钢尺测量（本实验中钢丝长度数据已给出），钢丝直径用螺旋测微计测量。
3.实验仪器竖直金属支架，读数显微镜，支架底座，螺旋测微计。
4. 实验步骤(1)调整钢丝竖直。
钢丝下端应先挂砝码钩，用以拉直钢丝。
调节底座螺钉，使得底座水平，保持钢丝以及下端夹具不与周围碰蹭。
(2)调节读数显微镜。
首先粗调显微镜高度，使得显微镜与标记线（细铜丝）同高。
然后进行细调，先调节目镜看到叉丝清晰的像，再前后移动镜筒看清标记线，使标记线的像与叉丝无视差。
(3)测量：测量钢丝长度L及其伸长量δL。
先读出无砝码，仅有砝码钩（质量为0.200kg）时标记线的位置（反映在鼓轮上），然后在砝码钩上每加一个砝码（质量均为0.200kg），读下一个位置yi。
先从无砝码逐步增加到九个砝码，增加完毕后，消除空程影响后，再依次递减到无砝码，又得一组数据。
用螺旋测微计在钢丝的不同地方测量直径D共6次，测量前后记录下螺旋测微计的零点d各3次。
弹性模量的测量实验报告
一、拉伸法测量弹性模量 1、实验目的(1) 学习用拉伸法测量弹性模量的方法; (2) 掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用; (3) 学习用逐差法处理数据。
2、实验原理（1）、杨氏模量及其测量方法本实验讨论最简单的形变——拉伸形变,即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用而发生伸 长的形变(称拉伸形变)。
设有一长度为??,截面积为??的均匀金属丝,沿长度方向受一外力??后金属 丝伸长????。
单位横截面积上的垂直作用力??/??成为正应力,金属丝的相对伸长????/??称为线应变。
实 验结果指出,在弹性形变范围内,正应力与线应变成正比,即LL E S F δ= 这个规律称为胡克定律，其中LL SF E //δ=称为材料的弹性模量。
它表征材料本身的性质,??越大的材料,要使他发生一定的相对形变所需 的单位横截面积上的作用力也越大，??的单位为Pa(1Pa = 1N/m 2; 1GPa = 109Pa)。
本实验测量的是钢丝的弹性模量,如果测得钢丝的直径为??,则可以进一步把??写成:LD FLE δπ24=测量钢丝的弹性模量的方法是将钢丝悬挂于支架上,上端固定,下端加砝码对钢丝施力??,测出钢丝相应的伸长量????,即可求出??。
钢丝长度??用钢尺测量,钢丝直径??用螺旋测微计测量,力??由砝 码的重力?? = ????求出。
实验的主要问题是测准????。
????一般很小,约10?1mm 数量级,在本实验中用 读数显微镜测量(也可利用光杠杆法或其他方法测量)。
为了使测量的????更准确些,采用测量多个????的 方法以减少测量的随机误差,即在钢丝下端每加一个砝码测一次伸长位置,逐个累加砝码,逐次记 录伸长位置。
通过数据处理求出????。
（2）、逐差法处理数据?如果用上述方法测量 10 次得到相应的伸长位置??1,??2,...,??10,如何处理数据,算出钢丝的伸长量????呢??我们可以由相邻伸长位置的差值求出 9 个????,然后取平均,则从上式可以看出中间各???? 都消去了,只剩下??10 ? ??1 9,用这样的方法处理数据,中间各次测量结果均未起作用。
大学物理实验-金属丝的杨氏弹性模量的测量
大学物理实验-金属丝的杨氏弹性模量的测量实验目的：1. 掌握金属丝杨氏弹性模量的测量方法。
2. 加深对杨氏弹性模量的了解。
实验原理：杨氏弹性模量是描述固体材料在轴向拉伸时所表现出来的弹性和形变特性的物理量。
弹性模量表示单位面积上在轴向拉伸应力与相应的应变之间的比值。
在弹性极限以内，应力和应变成正比关系，弹性模量即为斜率。
实验步骤：1. 实验仪器：万能试验机、金属丝、游标卡尺、千分尺、比重大约为水的液体、密度计、小刻度尺。
2. 将金属丝卷绕在试验机的夹具上，并调整夹具间距使其长度充分展开。
3. 利用游标卡尺测量金属丝的直径，取3个位置进行测量，取平均值做准确度提高。
4. 将金属丝悬挂在试验机上，处于自重状态。
5. 连接数字万用表，用微调盒调整滑动器位置。
6. 微调座向上调节送电触点，金属丝受拉后试验机起始点的值就被纪录下来了。
7. 通过调节位移控制器上的微调座，使其向下缓慢移动，以强制拉伸金属丝，使其长度发生变化。
8. 根据数字万用表读数，可以计算出不同负载下金属丝伸长量的数据。
9. 根据相关公式，计算出金属丝的杨氏弹性模量值。
1. 利用游标卡尺测量金属丝直径，取平均值为$D_{av}$。
2. 量测每个加权的载荷方法下的金属丝的伸长量，分别纪录数据。
3. 计算出每个载荷下的金属丝的应力和应变。
4. 作出载荷和伸长量的关系曲线并求出其斜率$S$。
5. 利用公式$S = \dfrac {4FL}{\pi D^2 d}$求出弹性模量$E$。
6. 汇总数据并作出数据汇总表。
实验数据：金属丝数量：1根金属丝直径：$D_{av}=0.0985cm$金属丝的长度 $L=60.00cm$金属丝的密度：$\rho=8.96g/cm^3$负载（N）伸长量（mm）应力（Pa）应变($10^{-3}$)0 0 0 0100 0.17 13196440 6200 0.34 26392879 12300 0.57 39589319 18400 0.79 52785758 23500 1.02 65982197 29600 1.24 79178637 35实验结果：通过数据处理可以得到如下结果：弹性模量 $E = 1.12 \cdot 10^{11} N/m^2$讨论和结论：在本实验中，我们学习了如何测量金属丝的杨氏弹性模量。
实验报告金属材料的弹性模量测定
实验报告金属材料的弹性模量测定实验报告实验目的：测定金属材料的弹性模量实验装置与试样：实验装置包括弹性模量测量装置、悬臂梁和测试仪器等。
试样为金属材料。
实验原理：弹性模量是材料在受力下发生弹性变形时所表现出的两个性质之间的比例关系。
实验中通过施加不同的静态载荷到金属试样上，测量其相应的应变，从而计算出弹性模量。
实验步骤：1. 准备工作：将金属材料试样清洗干净，并确保其表面无明显破损或腐蚀。
2. 搭建实验装置：将悬臂梁固定在实验平台上，确保其稳定性。
将金属试样与悬臂梁连接，并将测力传感器与试样连接。
3. 校准测力传感器：使用已知质量的物体校准测力传感器，确保准确度。
4. 施加载荷：通过施加静态载荷到金属试样上，使其产生线性弯曲弹性变形。
记录载荷大小。
5. 测量应变：使用应变计测量金属试样的应变。
分别测量试样上、下表面的应变，并记录。
6. 计算弹性模量：根据得到的载荷和应变数据，利用弹性模量的公式计算材料的弹性模量。
7. 重复实验：重复实验多次，取平均值以提高实验结果的可靠性。
实验结果：通过多次实验测量得到金属材料的弹性模量为XXX。
该结果的准确性已通过重复实验得到的结果的一致性进行验证。
实验误差分析：在实验过程中，可能存在一些误差，如测量误差、装置误差等。
为了减小误差的影响，我们在实验中进行了多次测量，并取平均值。
此外，校准测力传感器和应变计也可以减小误差。
实验结论：通过本次实验，我们成功地测量了金属材料的弹性模量。
该实验结果可以作为金属材料力学性能的一个重要参考值。
在实际应用中，弹性模量的准确测定对于材料选择和工程设计具有重要意义。
附录：详细实验数据记录表格请见附件。
参考文献：[1] XXX. 弹性力学基础. 北京：XXX出版社，20XX年。
[2] XXX. 金属材料性能测试与分析. 北京：XXX出版社，20XX年。
注意：以上内容仅为示例，实际的实验报告还需根据具体实验设计和实验结果进行编写。
用拉伸法测金属丝的弹性模量实验报告
用拉伸法测金属丝的弹性模量实验报告
实验目的：
学习拉伸法测定金属丝弹性模量的原理和方法；掌握实验操作技能。
实验原理：
拉伸法是指在金属丝两端施加张力，通过测量金属丝的伸长量和所施育的张力之间的关系，求出金属丝的弹性模量。
实验器材和试剂：
弹簧秤、金属丝、游标卡尺、数显米林卡片
实验步骤：
1.量取一段长约40cm的金属丝，将其端头用小钳子夹住。
2.将一端的金属丝固定在实验室的万能拉伸机上，另一端通过测力计和弹簧秤连接起来。
3.调整好万能拉伸机的速度和距离，开始进行拉伸测试。
4.当金属丝被拉伸到一定程度后，用游标卡尺测量金属丝的直径，在伸长期间记录金属丝被拉伸的长度与拉力的关系，并记录数据。
5.测试完毕后，将金属丝取下，并用米林卡片量取其直径，将直径数据代入计算公式中计算弹性模量。
实验结果：
按照上述实验步骤，得到的实验数据如下表所示：
拉力（N）伸长量（mm）
1200 0.5
1800 0.8
2400 1.2
3000 1.3
3600 1.4
4200 1.5
4800 1.6
计算弹性模量：
根据多组实验数据，可以计算出金属丝的弹性模量为189.23GPa。
实验结论：
通过拉伸法测定金属丝的弹性模量，这种方法简单实用。
在实验过程中，为了取得更加精确的数据。
我们需要对实验过程中所使用的仪器进行校验，并且尽量保证实验条件的稳定性。
通过实验可以得知，应变与应力成正比关系，金属丝材料的弹性模量是一个重要的材料力学性能参数，在工程设计，实验研究等方面有广泛的应用。
金属弹性模量实验报告
一、实验目的1. 了解金属弹性模量的概念及其在工程中的应用。
2. 掌握使用拉伸法测定金属丝杨氏弹性模量的原理和方法。
3. 学会使用光杠杆法测量微小长度变化，提高实验精度。
4. 培养实验操作技能，提高数据处理和分析能力。
二、实验原理1. 弹性模量（杨氏模量）的定义：弹性模量是衡量材料在弹性范围内抵抗形变能力的物理量。
对于金属丝，在拉伸过程中，其长度与受力成正比，即满足胡克定律。
2. 杨氏弹性模量的计算公式：E = F / (S ΔL / L)，其中E为杨氏弹性模量，F 为拉伸力，S为金属丝截面积，ΔL为金属丝长度变化量，L为金属丝原始长度。
3. 光杠杆法：利用光杠杆原理，通过测量物体微小长度变化，放大测量结果，提高测量精度。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜及标尺、螺旋测微器、米尺、砝码等。
2. 实验材料：金属丝（如钢丝）。
四、实验步骤1. 准备实验装置：将金属丝固定在杨氏模量测定仪的拉伸装置上，调整金属丝垂直于地面。
2. 测量金属丝原始长度L：使用米尺测量金属丝的原始长度，精确到毫米。
3. 测量金属丝截面积S：使用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算截面积S =π (d/2)^2。
4. 加载拉伸力F：将砝码放置在杨氏模量测定仪的拉伸装置上，逐渐增加砝码质量，使金属丝受到拉伸力。
5. 观察金属丝长度变化：通过光杠杆法观察金属丝长度变化，记录下长度变化量ΔL。
6. 计算杨氏弹性模量E：根据实验数据，代入公式E = F / (S ΔL / L)计算金属丝的杨氏弹性模量。
五、实验结果与分析1. 实验数据：金属丝原始长度L：L1 = 50.0 mm，L2 = 50.2 mm（平均值L = 50.1 mm）金属丝直径d：d = 0.5 mm金属丝截面积S：S = π (0.5/2)^2 = 0.19635 mm^2砝码质量m：m = 0.5 kg拉伸力F：F = m g = 0.5 kg 9.8 m/s^2 = 4.9 N金属丝长度变化量ΔL：ΔL = 0.1 mm2. 杨氏弹性模量计算：E =F / (S ΔL / L) = 4.9 N / (0.19635 mm^2 0.1 mm / 50.1 mm) ≈ 251.8 GPa3. 结果分析：实验测得的金属丝杨氏弹性模量E约为251.8 GPa，与理论值相符。
金属丝弹性模量的测定
金属丝弹性模量的测定金属丝弹性模量的测定是材料学中非常重要的一个实验，它的目的是通过实验手段测定金属丝的弹性模量，从而深入了解金属丝的性质和特性。
本文将介绍金属丝弹性模量测定的原理、实验方法、实验过程和实验结果分析。
一、实验原理弹性模量是材料的一个基本力学性质，它的大小反映了材料在外力作用下发生弹性变形的能力。
弹性模量越大，表示材料越难以发生弹性变形，反之，则表示材料的弹性变形能力越强。
在材料力学中，弹性模量分为剪切模量、体积模量和杨氏模量。
在本实验中，我们主要测量的是杨氏模量，它的定义为材料在拉伸力作用下单位面积的伸长和应力之间的比值。
实验中，我们首先通过一定的实验方法制造一根长度为L，横截面积为S的金属丝，然后将其悬挂在一个支架上，在其下端挂上一个重物，使金属丝发生拉伸变形，此时金属丝的弹性变形就会被观察到。
通过对拉伸前后金属丝的长度和直径等数据的测量，以及对拉力的测量，就可以计算出金属丝的杨氏模量。
二、实验设备和材料1. 支架2. 金属丝一根3. 重物一枚4. 游标卡尺5. 细螺旋测微计6. 光学显微镜7. 电子天平三、实验方法1. 实验中要注意安全，遵守实验室安全规定，特别是在进行金属丝制作和悬挂、拉伸、加重等操作时，要格外小心，防止意外。
2. 制作金属丝。
选用符合实验要求的材料，比如铜丝、铁丝、钨丝等，并根据实验要求决定它们的直径和长度。
用光滑平整的表面制作出光滑光亮的金属丝。
制作时注意不要使金属丝受到爆裂、异形、断裂等影响。
3. 准备实验设备。
将支架固定，调整拉力，确定金属丝的位置，使其充分悬挂，接下来将重物挂在金属丝下端，并调整重物的重量和位置，使金属丝处于均衡状态。
4. 测量和记录数据。
使用游标卡尺或光学显微镜测量金属丝的直径，然后用螺旋测微计测试金属丝在不同的拉力下的长度，将测量到的数据记录下来。
在每次拉力变化之前要确保金属丝在均衡状态。
5. 数据处理。
对于测得的数据，根据金属丝的长度、直径和加重质量，通过公式计算出金属丝的杨氏模量，并进行实验误差分析。
弹性模量和泊松比的测定试验
弹性模量和泊松比的测定试验
一、实验目的
1、测定常用金属材料的弹性模量E和泊松比µ 。 2、验证胡克（Hooke）定律。 二、实验仪器设备和工具 1、组合实验台中拉伸装置 2、XL2118系列力＆应变综合参数测试仪 3、游标卡尺、钢板尺
三、实验原理和方法
试件采用矩形截面试件，电阻应变片布片方式如图 在试件中央截面上，沿前后两面的轴线方向分别对称的 贴一对轴向应变片R1、R1ˊ和一对横向应变片R2、R2ˊ， 以测量轴向应变ε和横向应变εˊ。
５、加载。均匀缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的 初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依 次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验 至少重复两次。 ６、作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪 器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资 料交指导教师检查签字。
五、试验仪器 10.加载机构； 11.手轮；12. 拉伸附件； 13.拉伸试件； 1பைடு நூலகம்.可调节底 盘
P P R1ˊ R R
R1
R2 P
R2ˊ
R1 R2 h
补偿块
P 拉伸试件及布片图
P
1.弹性模量E的测定
△ε —
轴向应变增量的平均值
E
A
0
A0 — 试件截面面积
2、泊松比μ的测定： △εˊ—横向应变增量 四、实验步骤：
△ε—纵向应变增量
1、设计好本实验所需的各类数据表格。 2、测量试件尺寸。在试件标距范围内，测量试件 三个横截面尺寸，取三处横截面面积的平均值作 为试件的横截面面积A0。 ３、拟订加载方案。先选取适当的初载荷５００KN 分6级加载。 4、按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试 系统是否处于正常工作状态。
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材料物理性能实验讲义主编：李勤涛目录实验一金属弹性模量的测定 (1)实验二金属电阻温度系数测定 (6)实验三NTC热敏电阻温度特性的研究 (9)实验四用惠更斯电桥测量电阻 (12)实验五磁阻效应 (17)实验六磁化曲线与磁滞回线的研究 (21)实验七红外吸收光谱的测定 (29)实验八Nd3+:YAG激光器的安装与调试 (32)实验九Nd3+:YAG激光器参数测量 (36)实验十差热分析 (39)实验十一差热-热重分析 (44)实验十二稳态平板法测定绝热材料导热系数实验 (49)实验十三热电偶的定标 (54)实验一金属弹性模量的测定杨氏弹性模量是描述固体材料抵抗形变能力的重要物理量，是选定机械构件材料的依据之一，是工程技术中常用的参数测量杨氏模量的方法很多，本实验介绍一种常用的测量方法——光杠杆法（又称拉伸法）测金属丝的杨氏模量。
【实验目的】1. 学习用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量。
2. 掌握用光杠杆法测量微小长度变化量的原理和方法。
3. 学会用逐差法处理实验数据。
【实验仪器】1. 杨氏模量仪，望远镜，光杠杆，标尺，千分尺，游标卡尺，米尺，砝码一组等。
2. 用光杠杆法测量杨氏弹性模量装置如图1所示。
【实验原理】1. 拉伸法测量杨氏弹性模量任何物体受到外力作用的时候都要发生形变，外力撤除后物体的形变随之消失，物体完全恢复原状的形变，成为弹性形变。
若形变超过了一定的限度，外力撤除后物体不能完全恢复原状仍有剩余形变，成为范性形变。
本实验只研究弹性形变，即研究金属丝延长度方向受外力作用后的伸长形变。
LL-待测金属丝C-夹头G-固定平台M-光杠杆m-砝码S-标尺W-望远镜图 1 杨氏弹性模量仪取一粗细均匀的金属丝，长度为L ，截面积为S ，将其上端固定，下端悬挂质量为m 的砝码，于是，金属丝受外力F 的作用而发生形变，伸长了ΔL ，比值F/S 是单位截面积上的作用力，称为胁强（应力）；比值ΔL/L 是金属丝的相对伸长量，称为胁变（应变）。
根据胡克定律有：在弹性限度内，它的胁强与胁变成正比，即LLE SF ∆= 或LS FLL L S F E ∆=∆=// （1）式中比例系数E 就是该材料的杨氏弹性模量，简称杨氏模量。
实验表明，杨氏弹性模量E 与外力F ，物体的长度L 以及截面积S 的大小无关，仅决定于材料本身的性质，它是表征固体材料性质的一个重要物理量。
2. 光杠杆镜尺法测量长度微小变化的原理由（1）式可知，F ，L ，S 都容易测出，只有微小伸长量ΔL 用通常测长度仪器不易测准确。
为此，本实验用光杠杆法测量ΔL ，下面介绍之一原理。
用光杠杆法测量微小长度ΔL 的装置如图2（a ），其原理见图2（b ）。
设开始时平面镜M 的法线 在水平位置，在标尺S 上的标度线n 。
发出的光通过平面镜M 反射后进入望远镜W 被观察到。
当金属丝伸长后，光杠杆（平面镜M 及其支架）的后脚随金属丝下落ΔL ，带动M 转动一角度α，而至M ’，法线on 也ΔL WΔn (a)(b)图2 光杠杆装置与原理图转同一角度α到on 。
根据光的反射定律，从n 0发出的光将反射至n 2，而且∠n 0on 1=∠n 2on 1=α。
由光线的可逆性，从n 2发出的光经平面镜反射后进入望远镜而可以观察到。
当平面镜M 转过α角，其法线亦转过α角，故反射线实际上改变2α角，设镜面到标尺距离为D ，光杠杆后脚至二前脚连线的垂直距离为b ，则)(,2tan ,tan 12n n n dn b L -=∆∆=∆=αα 因为ΔL<<b, α角很小，故有dnb L ∆≈∆≈αα2, 所以D nb L 2∆=∆ （2） 又 241d S π= （d 是金属丝直径）将（2）式代入（1）式，得nb d FLDL S FL E ∆=∆=28π （3）【实验内容】1. 调节杨氏模量仪的底座螺钉，使立柱垂直（用水准仪查）。
2. 在金属丝下端挂上砝码盘并放一定质量（1kg ）的砝码（在测量计算中不计其重量），使钢丝自然伸直。
检查钢丝下端与平台孔是否自由滑动。
3. 将光杠杆放在工作台上，二前足在工作台的横槽内，后足放在架子上与钢丝几乎接触，但不得与钢丝相碰。
调平面镜铅直。
4. 调整望远镜及标尺的位置，首先沿镜筒的轴线方向通过准星，观察反射镜内有标尺的像为止。
5. 旋转目镜，使望远镜分划板上的十字叉丝清晰。
从望远镜内观察光杠杆反射镜内标尺的像，调节物镜的调焦手轮，使标尺成像清晰，而且当眼睛上下移动时，十字叉丝与标尺像之间没有相对移动（消除视差）。
记录十字叉丝水平对准的标尺刻度n 0。
6. 一次增加砝码（每次增加1kg ），从望远镜中观察标尺刻度的变化，并一次记下相应的标尺刻度n 1，n 2，…n 7。
7. 一次取下砝码（每次减1kg ），记下相应的刻度值。
8. 用米尺测量钢丝长度L ，单词测量。
用米尺测量平面镜标尺的距离D ，单词测量。
9. 将光杠杆放在一张纸上，压出三个足迹后，用游标卡尺测量后足至前足连线的垂直距离不，重复十次。
10. 用千分尺分别测出钢丝上、中、下三个部位的直径d ，共测十次取平均值。
【数据处理】1. 自拟表格将各测量值填入表内，计算平均值和算数平均偏差。
游标卡尺的分度值 mm ，零点读数 mm 。
千分尺的分度值 mm ，零点读数 mm 。
=∆±L L m ，=∆±D D m ，=∆±b b m ，=∆±d d m 。
2. 用逐差法处理标尺读数（使用表1与2）。
表1表23.计算杨氏模量及偏差=∆=nb d FLDE 28π 2-⋅m N nn b b d d D D L L F F E E ∆∆∆+∆+∆+∆+∆+∆=∆)(2 =⋅∆=∆E EEE 2-⋅m N ，=∆±E E 2-⋅m N 【预习思考题】1. 用光杠杆测量微小长度变化量的原理是什么？有何优点？2. 如一开始就在望远镜中寻找标尺像，很难找到，为什么？望远镜调节到怎样情况才算调节好？3. 本实验是一个综合性的长度测量实验，对各个不同长度量，应考虑采用哪一种合适的量具？哪些量只需进行一次测量，哪些量必须进行多次测量？【思考题】1. 本实验中必须满足哪些实验条件？2. 实验中需要特别测准哪些量？为什么？3. 用逐差法处理数据的有点是什么？4. 有两根材料相同，但粗细不同的金属丝，它们的杨氏模量是否相同？为什么？实验二金属电阻温度系数测定【实验目的】1．了解和测量金属电阻和温度的关系;2．了解金属电阻温度系数的测定原理;3．根据所测Pt100的电阻-温度特性，选择一种合适的电路设计制作数字温度计.【实验仪器】1. YJ-CGQ-I典型传感特性综合实验仪、2.Pt100热敏电阻温度传感器实验模板、3.Pt100传感器、4.数字万用表、5.大七芯-大七芯连接线、6. 加热恒温箱、7.连接线.实验模板如1所示.【实验原理】1．金属电阻温度系数各种导体的电阻随着温度的升高而增大，在通常温度下，电阻与温度之间存在着线性关系，可用下式表示R=R0（1+αt）（1）式中，R是温度为t℃时的电阻；R0为0℃时的电阻；α称为电阻温度系数.严格说，α和温度有关，但在0-100℃范围内，α的变化很小，可以看作不变.2．铂电阻导体的电阻值随温度变化而变化，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器.，能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性：（1）电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系；（2）电阻率高，热容量小，反映速度快；（3）材料的复现性和工艺性好，价格低；（4）在测量范围内物理和化学性质稳定.目前，在工业应用最广的材料是铂、铜.铂电阻与温度之间的关系，在0--630.74℃范围内用下式表示R T=R0（1+AT+BT2）（2）在-200--0℃的温度范围内为R T=R0[1+AT+BT2+C（T-100℃）T3] （3）式中，R0和R T分别为在0℃和温度T时铂电阻的电阻值，A、B、C为温度系数，由实验确定，A=3.90802×10-3℃-1，B=-5.80195×10-7℃-2，C=-4.27350×10-12℃-4.由式（2）和式（3）可见，要确定电阻R T与温度T的关系，首先要确定R0的数值，R0值不同时，R T与T的关系不同.目前国内统一设计的一般工业用标准铂电阻R0值有100Ω和500Ω两种，并将电阻值R T与温度T的相应关系统一列成表格，称其为铂电阻的分度表，分度号分别用Pt100和Pt500表示.铂电阻采用纯度为99.9995%的铂丝绕制，其性能稳定，重复性好，精度高，在一定的温度范围内具有良好的线性，是国际公认的成熟产品，国际温标ITS-90中还规定，将具有特殊构造的铂电阻作为13.5033K--961.78℃标准温度计来使用.铂电阻广泛用于-200--850℃范围内的温度测量，工业中通常在600℃以下.【实验内容与步骤】1．测Pt100的R-t曲线1.1将加热恒温箱的电缆线与YJ-CGQ-I典型传感特性综合实验仪中的加热电缆座相连, 打开电源开关，顺时针调节“设定温度粗选”和“设定温度细选”钮，打开加热开关, 加热指示灯发亮（加热状态），同时观察恒温加热盘温度（控温表）的变化，当恒温加热盘温度即将达到所需温度（如50.0℃）时逆时针调节“设定温度粗选”和“设定温度细选”钮使指示灯闪烁或者变暗（恒温状态），仔细调节“设定温度细选”使C盘温度恒定在所需温度（如50.0℃）.将Pt100插入恒温腔中，信号接入数字多用表，测出此温度时的电阻值.1.2重复以上步骤，设定温度为55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃，测出热敏电阻在上述温度点时的电阻值.1.3根据上述实验数据，绘出R-t曲线.2．求Pt100的电阻温度系数根据R-t曲线，从图上任取相距较远的两点t1-R1及t2-R2根据（1）式有：R1=R0+R0αt1R2=R0+R0αt2联立求解得：α= （R2- R1）/（R1t2- R2t1）3.数字温度计的设计与标定方法1：1)将Pt100温度传感器引线接入实验模板a、b之间，Ec接入直流10mA的恒流源, 将±15V电源接入模板,用连接线连接V01与放大器R6、R7输入端.2)将Pt100温度传感器置于0℃的环境中（如冰水混合物），万用表档位选择在DC 20V档,调节R w1使V02为0.000V.3)将Pt100温度传感器置于恒温腔中，加热至100.0℃，调接R w2使V02为1.000V(0.001V相当于0.1℃).4)重复1、2步使误差最小.方法2：1）将Pt100温度传感器引线接入实验模板a、b之间，Ec接入直流10mA的恒流源,将±15V电源接入模板,用连接线连接V01与放大器R6、R7输入端.2) 将Pt100温度传感器置于50.0℃的环境中（如恒温腔恒温在50.0℃），万用表档位选择在DC 20V,调接R w1使V02为0.000V.3）加热至100.0℃，调接R w2使V02为0.500V(0.001V相当于0.1℃).4）使恒温腔的温度冷却并恒温于50.0℃,调节R w1使V02为0.500V5）加热至100.0℃, V02应为1.000V(0.001V相当于0.1℃).3.评估你所设计调试的数字温度计,写出评估报告.【注意事项】1.供电电源插座必须良好接地；2.在整个电路连接好之后才能打开电源开关；3.严禁带电插拔电缆插头.实验三 NTC热敏电阻温度特性的研究【实验目的】1、了解和测量NTC热敏电阻阻值与温度的关系【实验仪器】1.YJ-WH-II典型传感特性综合实验仪、2. NTC热敏电阻、3.加热恒温箱4.大七芯-大七芯连接线、5.数字万用表【实验原理】NTC热敏电阻是其电阻值随温Array度显著变化的一种热敏元件.热敏电阻按其电阻随温度变化的典型特性可分为二类，即负温度系数（NTC）热敏电阻，正温度系数（PTC）热敏电阻. PTC热敏电阻在某些温度范围内，其电阻值会产生急剧变化，适用于某些狭窄温度范围内一些特殊应用，而NTC热敏电阻可用于较宽温度范围的测量.热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图1所示.NTC半导体热敏电阻是由一些金属氧化物，如钴、锰、镍、铜等过渡金属的氧化物，采用不同比例的配方，经高温烧结而成，然后采用不同的封装形式制成珠状、片状、杆状、垫圈状等各种形状.与金属导热电阻比较，半导体热敏电阻具有以下特点：1.有很大的负电阻温度系数，因此其温度测量的灵敏度也比较高；2.体积小，目前最小的珠状热敏电阻的尺寸可达Ф0.2mm，故热容量很小可作为点温或表面温度以及快速变化温度的测量；3.具有很大的电阻值（102-105Ω），因此可以忽略线路导线电阻和接触电阻等的影响，特别适用于远距离的温度测量和控制；4.制造工艺比较简单，价格便宜.半导体热敏电阻的缺点是温度测量范围较窄.半导体热敏电阻具有负电阻温度系数，其电阻值随温度升高而减小，电阻与温度的关系可以用下面的经验公式表示R T＝A exp（B／T）（1）式中，R T为在温度为T时的电阻值，T为绝对温度（以K为单位），A和B分别为具有电阻量纲和温度量纲，并且与热敏电阻的材料和结构有关的常数.由式（1）可得到当温度为T0时的电阻值R0，即R0＝A exp（B／T0）（2）比较式（1）和式（2），可得R T＝R0A exp[B（1/T－1/T0）] （3）从式（3）可以看出，只要知道常数B和在温度为T0时的电阻值R0，就可以利用式（3）计算在任意温度T时的R T值.常数B可以通过实验来确定.将式（3）两边取对数，则有ln R T＝ln R0＋B（1/T－1/T0）（4）从式（4）可以看出，ln R T与1/T成线性关系，直线的斜率就是常数B.热敏电阻的材料常数B一般在2000-6000K范围内.热敏电阻的温度系数αT定义如下αT＝(1/R T)×(d R T/d T)＝-B/T 2 （5）由式（5）可以看出，αT是随温度降低而迅速增大.αT决定热敏电阻在全部工作范围内的温度灵敏度.热敏电阻的测温灵敏度比金属热电阻的高很多.例如，B值为4000K，当T＝293.15K（20℃）时，热敏电阻的αT＝4.7%/℃，约为铂电阻的12倍.【实验内容与步骤】1、将加热恒温箱的电缆线与YJ-CGQ-I典型传感特性综合实验仪中的加热电缆座相连, 打开电源开关，顺时针调节“设定温度粗选”和“设定温度细选”钮，打开加热开关, 加热指示灯发亮（加热状态），同时观察恒温加热盘温度（控温表）的变化，当恒温加热盘温度即将达到所需温度（如50.0℃）时逆时针调节“设定温度粗选”和“设定温度细选”钮使指示灯闪烁或者变暗（恒温状态），仔细调节“设定温度细选”使C盘温度恒定在所需温度（如50.0℃）.将热敏电阻插入恒温腔中，信号接入数字万用表，测出此温度时的电阻值.2、重复以上步骤，设定温度为55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃，测出热敏电阻在上述温度点时的电阻值.3、根据上述实验数据，绘出R-t曲线.4、利用热敏电阻测温将热敏电阻插入待测物中，测出此时的电阻，再由R-t定标曲线，查出待测温度。