(大学物理实验)弯曲法测定杨氏模量.ppt

用弯曲法测定薄板材料的杨氏模量
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一、实验仪器
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二、实验原理
将一截面为矩形的金属长条薄板架在两个位于水平面的平行刀口上,则该薄板构成一根“梁”。在梁的中央悬一负载时,该梁会因受力而弯曲下降。
可由金属板材的尺寸、受力大小及弯曲下降的程度求得该种材料的杨氏模量。
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杨氏模量E的表达式为:
其中:L为两刀口之间的距离;m为所加砝码的质量;a、b分别为为梁的厚度和宽度;Z 为梁中心由于外力作用而下降的距离(驰垂度);可由读数显微镜测出。也可根据Z值与霍耳传感器输出信号电压V成正比的特点求得。
其中:K0为比例系数
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1、将铜尺和各元件组装好,注意铜刀口带画痕的一面朝向读数显微镜。
三、实验步骤:
画痕线
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,使铜杠杆水平且传感器探测元件处于磁铁中间位置。
可调高度的螺丝
传感器元件
铜杠杆
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3、调节磁铁盒的螺母使磁铁上下移动,同时观察霍尔传感器输出电压值。当毫伏表数值很小时,停止调节并固定螺丝,最后调节零点电位器使毫伏表读数为零。
磁铁位置调节螺母
零点电位器
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4、调节读数显微镜的目镜,使得眼睛能清晰地观察到十字叉丝及分划板刻度线和数字且转动读数显微镜上方调节鼓轮时,十字叉丝能随之上下移动。
十字叉丝
目镜调节旋钮
调节鼓轮
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5、移动读数显微镜前后位置(调焦),使能清晰看到铜刀上的画痕线。选定位于中间位置的某一条画痕为基准线。转动读数显微镜的鼓轮使读数显微镜内十字叉丝线自下往上移动并与看到的铜刀上的该基准线重合。从鼓轮记下初始读数值。
控制显微镜前后移动位置的固定螺丝
十字叉丝
调焦后看到的某一条画痕线
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6、逐次增加砝码,。每加一次砝码,都转动鼓轮使十字叉丝重新与选定的基准线重合并读出此时读数显微镜的读数。(mm)及毫伏表的读数(mv)。将测得的数据填入实验数据表格。用逐差法求出Z和V的平均值。
7、用游标尺测量铜尺宽度b;用千分尺测量铜尺的厚度a(均测1次)。
8、按公式求得样品的杨氏模量,并且求出霍耳位置传感器的灵敏度(比例系数)K0。
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