物理仿真实验 (2)

物理仿真实验

姓名：索玉昌

班级：信息54

学号：2150508187

实验名称：不良导体热导率的测量

一、实验目的

1、学会用稳态平板法测定不良导体的导热系数；

2、学会用作图法求出冷却速率。

二、仪器用具及使用方法

仪器：自耦调压器,数字电压表,杜瓦瓶,游标卡尺,电子秒表。

使用方法：

（1）开始实验后，从实验仪器栏将橡胶盘、电子秒表和游标卡尺拖至实验台上。

（2）测量铜盘、橡胶盘的直径及厚度并记录到实验表格中。（3）将橡胶盘拖至主仪器的支架上

(4) 连接好线路，调节自耦调压器，开始加热。

(5) 移走橡胶盘，加热铜盘A、C。

(6) 移走上铜盘，让下铜盘独立散热。

(7) 记录数据。

三、测量内容及数据处理

测量铜盘直径（单位：mm）

测量铜盘厚度（单位：mm）

测量橡胶盘直径（单位：mm）

测量橡胶盘厚度（单位：mm）

厚度

7.86 7.86 7.86 7.86

A 盘加热到平衡温度时的温差电动势的绝对值: 3.25mv C 盘加热到平衡温度时的温差电动势的绝对值： 2.35mv

C 盘降温过程中不同时刻温度对应的温差电动势（每隔30s 记录一次）： 测量次数

1 2 3 4 5 6 电压(mv) 2.77 2.72 2.68 2.63 2.59 2.54 7 8 9 10 11 12 13 2.49

2.45

2.41

2.36

2.32

2.28

2.24

由逐差法可得

散热盘散热速率测定：0.0015（mv/s ） 由导热系数的公式：

λ=0.151)(k m w

（3）

由题意可知，

0357.0=⨯=dt

dmv dmv dT dt dT 。 （4）由逐差法求得的

dt

dT

与线性拟合出的数据均为0.0357， 误差为0%，故橡胶盘的热导系数为0.151)(k m w

⋅ 四、小结

结论：橡胶盘的热导系数为0.151)(k m w

⋅，dt

dT

=0.0357，冷却速

率误差为0。

误差分析：（1）仪器误差使得测量不精确 （2）游标卡尺读数误差

建议：用更精确的仪器或者等仪器稳定后读数，多次测量取平均

值。

五、思考题

1 试分析实验中产生误差的主要因素以及实验中是如何减小误差的？

误差分析：（1）仪器误差使得测量不精确

（2）游标卡尺读数误差

建议：用更精确的仪器或者等仪器稳定后读数，多次测量取平均值。

2. 傅里叶定律dQ（传热速率）是不易测准的量。本实验如何巧妙地避开了这一难题？

答：本实验中利用了稳态下铜板散热量与待测板传热量相等这一条件，将测不良导体传热速率的问题转化为了测良导体散热速率的问题，而对于铜板这一良导体，其质量与比热是可知的，故测热量的变化又可转化为测量铜板温度的变化，又根据温差产生电压，并且电压大小同温差成正比，从而只需测量一些简单的量即可得出不良导体的传热速率。