固体线膨胀系数的测定VIP专享

固体线膨胀系数的测定绝大多数物质具有热胀冷缩的特性，在一维情况下，固体受热后长度的增加称为线膨胀。在相同条件下，不同材料的固体，其线膨胀的程度各不相同，我们引入线膨胀系数来表征物质的膨胀特性。线膨胀系数是物质的基本物理参数之一，在道路、桥梁、建筑等工程设计，精密仪器仪表设计，材料的焊接、加工等各种领域，都必须对物质的膨胀特性予以充分的考虑。【实验目的】1、学习测量固体线膨胀系数的一种方法。2、了解一种位移传感器——数字千分表的原理及使用方法。3、了解一种温度传感器——AD590 的原理及特性。4、通过仪器的使用，了解数据自动采集、处理、控制的过程及优点。5、学习用最小二乘法处理实验数据。【实验原理】1、线膨胀系数设在温度为 t1 时固体的长度为 L1，在温度为 t2 时固体的长度为 L2。实验指出，当温度变化范围不大时，固体的伸长量△ L= L2 － L1 与温度变化量△ t= t2 － t1 及固体的长度L1 成正比。即：△L=α L1△t(1)式中的比例系数 α 称为固体的线膨胀系数，由上式知：α =△ L/Ll · 1/ △ t(2)可以将 α 理解为当温度升高1℃时，固体增加的长度与原长度之比。多数金属的线膨胀系数在 (0.8 — 2.5) × 10-5 / ℃之间。线膨胀系数是与温度有关的物理量。当△t 很小时，由（ 2）式测得的 α 称为固体在温度为 t1 时的微分线膨胀系数。当△t 是一个不太大的变化区间时，我们近似认为 α 是不变的，由（ 2）式测得的 α 称为固体在 t1 — t2 温度范围内的线膨胀系数。由（ 2）式知，在 L1 已知的情况下，固体线膨胀系数的测量实际归结为温度变化量△t 与相应的长度变化量△L 的测量，由于 α 数值较小，在△t 不大的情况下，△L 也很小， 因此准确地测量△L 及 t 是保证测量成功的关键。2 、微小位移的测量及数字千分表测量微小位移，以前用得最多的是机械百分表，它通过精密的齿条齿轮传动，将位移转化成指针的偏转，表盘最小刻度为0.01mm，加上估读，可读到0.001mm，这种百分表目前在机械加工行业仍广泛使用。物理实验中常用光杠杆法测微小位移，它通过光学系统将微小位移量放大再加以观测。近年来各种位移传感器进展很快，它们都是将位移转化为易于测量和处理的电量，便于数据的自动采集和处理，本实验采纳容栅式数字千分表测量位移量△L。容栅式数字千分表的基本测量部分是做成等节距栅型结构的差动电容器，它的作用是利用电容器...