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弯曲法测量氏模量
北京联合大学基础部物理实验室
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实验目的
用钢尺、游标卡尺、千分尺(螺旋测微计)、读数显微镜测量长度的方法;
用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量;
学习霍耳位置传感器原理及其定标;
用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量;
用逐差法处理数据。
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实验仪器
FD-HY-MT型霍尔位置传感器杨氏模量实验仪;
千分尺、游标卡尺、不锈钢直尺 ;
被测黄铜片、被测铸铁片。
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一、弯曲法杨氏模量的测定
实验原理
设一根梁长度L,厚度h,宽度a,两端自由置于一对平行刀口上,中间悬挂质量为m的砝码,在弹性限度内,如不计梁自身重量,设挂码处下降Δz,则当Δz远远小于L时,梁的杨氏模量
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二、用霍耳位置传感器测量杨氏模量
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1. 霍耳位置传感器的定标
常数C称做霍尔位置传感器的灵敏度
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2.用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量
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实验内容
用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量;
用霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量.
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一、用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量
1. 用螺旋测微计测量黄铜各处的厚度h ,要测5次取平均值;
用游标卡尺测量黄铜各处测宽度a, 要测5次取平均值 ;
3. 用米尺测二刀刃间的距离L , 仅测1次 ;
4. 将待测梁套上金属框(框边横线为观测形变的参照,务必朝向观察者),放在两支座上端的刀口上。
5. 调节读数测量显微镜的上下和左右位置,使镜筒轴线正对金属框上的横线。调节显微镜目镜,使之看清楚镜筒内的十字线。前后移动显微镜,直到从镜中看清晰横线的边缘,再进行微调,使显微镜的十字线与横线的某一边缘重合无视差。分别从显微镜中和微调旋钮上读出其位置的整数和小数部分;
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6. 在砝码盘上依次加一块砝码,共加8次,每次加砝码重为10克,重复上述调节,并记录Z值。
7. 按相反的次序,依次减一块砝码,共减8次,重复上述调节,并记录Z值;
8. 计算黄铜的杨氏模量;
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Δm(g)=mi+4-mi
40
40
40
40
Δm=40g
ΔZ(mm)=Zi+4-Zi
i
1
2
3
4
5
6
7
8
砝码质量
10
20
30
40
50
60
70
80
加砝码
减砝码
平均
用逐差法求ΔZ
数据处理
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测量结果:
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二、用霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量
1. 仪器调整;
(1) 霍耳元件的调整:按照仪器图连线,开机预热10分钟。调整磁铁的高度,使得霍耳元件处在最小磁场位置,用调零电位器作细微调节,使电压表指示为零。
(2) 读数显微镜的调整:调目镜焦距使得十字叉丝、标尺清晰;然后移动读数显微镜前后距离,使能清晰看到金属框上的基线。转动读数显微镜的鼓轮,使金属框上的基线与读数显微镜内十字刻度线吻合,记下初始读数值。
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2. 霍耳位置传感器定标(用黄铜);
(1) 每次加10g砝码,用目镜标尺读出横梁弯曲位移量Zi ,
同时记录霍耳电压的值Ui 。
砝码质量
10
20
30
40
50
60
70
80
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