金属线膨胀系数的测定VIP专享VIP免费

签到签到金属线膨胀系数的测定实验目的测量金属线膨胀系数；测量铜和铝的线膨胀系数(温度范围:0-100度)其中公认值:实验要求；课堂计算课堂计算分别测量铜和铝的线膨胀系数并计算相对误差分别测量铜和铝的线膨胀系数并计算相对误差,,相对误相对误差不超过差不超过5%5%了解千分表的原理及使用方法；学习PID调节的原理。铝线膨胀系数为:23.8×10-6K-1铜线膨胀系数为:17.1×10-6K-1多数金属的线膨胀系数在(0.8~2.5)×10-5/℃之间。线膨胀系数α是与温度有关的物理量。当Δt是一个不太大的变化区间时，对于确定的材料，我们近似认为α是不变的。实验原理物体的长度与温度的关系物体的长度与温度的关系::其中ａ为线膨胀系数其中ａ为线膨胀系数..如果在常温下如果在常温下,,我们认为ａ为常量我们认为ａ为常量;;长度与温度的关系变为长度与温度的关系变为::其中其中LL00为为t=0t=0℃时,物体长度作幂级数展开作幂级数展开((ａ很小ａ很小))得得::实验表明，当温度变化范围不大时，可以忽略β.测量公式:测量微小变化量方法:光杠杆法,读数显微镜法,千分表法等可以将α理解为当温度升高1℃时，固体增加的长度与原长度之比，单位为/℃实验仪器金属线膨胀实验仪PID温控实验仪千分表实验仪器介绍一、金属线膨胀实验仪二、千分表精密测量微小位移量的测量工具，主要由3个部件组成：表体部分、传动系统、读数装置。工作原理是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指针在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的大小。千分表读数金属棒伸长0.2mm，即探针移动0.2mm时，大表针正好转一周。大表盘上均匀地刻有200个格，因此大表盘的每一小格表示0.001mm。当大表针转动一圈的同时，小表针跟着转动一小格，所以小表盘的一格代表线位移0.2mm，小表盘上均匀地刻有5个小格，千分表可测量的最大线位移为1mm。实际测量值等于小表盘读数+大表盘读数，应该读到最小刻度0.001mm的下一位，所以若以毫米为单位，测量结果在小数点后应有四位数。三、开放式PID温控实验仪:包括水箱,水泵,加热器,控制及显示电路.作用:自动控制水箱中水的温度执行方式：通过可控硅加热电流来加热功率PPID调节器：按偏差的比例，积分，微分进行调节偏差e(t):设定值-被控量u(t):调节信号自动控制系统框图实验步骤1.准备工作。检查仪器各部分的水电是否连接好。检查仪器前面的水位管，将水箱水加到适当值。检查金属棒固定端是否连接好。千分表安装位置是否合适。一旦开始升温及读数，避免再触动实验仪器。2.设置测量的温度。a)开机，检查水是否循环良好工作方式：进行实验（确认）b）设置参数:N1室温：25℃设定温度：30℃PID调节规律Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数其中选择项目，设置参数。按确认进入下一屏，c)实验前记录L0时，千分表读数d)按（启控）按钮，实验指示灯即绿灯亮。PID控制就是闭环控制，P（比例）：放大作用，快速对偏差作反映；I（积分）：消除静态偏差；D（微分）：加快系统反映，提高稳定性。可以用改变温度坐标值实验数据记录及处理次数012345678千分表读数L0=温度/℃t0=3032343638Δti=ti-t0ΔLi=Li-L0线膨胀系数的测定(1)用作图法作出ΔLi-Δti的曲线(2)根据ΔL=αL0Δt，从所作的直线上求出ΔLi-Δti直线的斜率K(3)已知长度l=500mm，根据α=K/l求线膨胀系数注意事项1.在实验过程中（升温及读数）不能接触和移动实验仪，否则会影响千分表的读数。每个同学的动作要轻，以免影响他人。2.水箱水位合适3.温控仪设置温度不能超过60℃。实验结果及评分标准1、误差大于5%的90以下。小于5%的90分以上2、作图（1）数据点（2）取P1,P2（3）直线拟合合适3、表格记录数据（1）单位（2）有效数其中公认值:25℃紫铜线膨胀系数16.6×10-6K-120℃铝线膨胀系数22.0×10-6K-1铜线膨胀系数为:17.1×10-6K-1铝线膨胀系数为:23.8×10-6K-1利用计算机计算最小二乘法系数a,b1、清除数据和模式（SHIFT+CLR;选3；==）2、模式选择（MODE;选3，REG：回归计算，选1，线性回归）3、数据输入（,M+;,M+;......）在REG模式中起起DT键的作用4、获得回归系数，a,b(SHIFT+2->->选1=；得到a(截距）;SHIFT+2;->->选2=；得到b（斜率）)