金属线膨胀系数的测定

金属线膨胀系数的测定第一页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验目的测量金属线膨胀系数；了解千分表的原理及使用方法；学习PID调节的原理。第二页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验原理实验表明，当温度变化范围不大时，固体的伸长量ΔL=L1－L0与温度变化量Δt=t1－t0及固体的长度L0成正比。即：ΔL=αL0Δt

比例系数α称为固体的线膨胀系数，由上式知：

α=ΔL/L0·1/Δt

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/℃。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。第三页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验仪器金属线膨胀实验仪PID温控实验仪千分表第四页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验仪器金属线膨胀实验仪第五页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验仪器开放式PID温控实验仪第六页，共十五页，编辑于2023年，星期五第七页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验仪器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。第八页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验仪器

千分表

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。

第九页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验内容及步骤准备工作。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。打开温控仪开关，检查水是否循环良好。设置测量的温度。

注意：温控仪温度达到设定值后再等约5分钟，才能读数。第十页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验内容及步骤

测量线膨胀系数为了保证实验安全，温控仪最高设置温度为60℃。若决定测量n个温度点，则每次升温范围为Δt=(60－室温)/n。本次实验，共测量n=8个温度点，Δt=2℃。为减小系统误差，将第一次温度达到平衡时的温度及千分表读数分别作为t0，L0。第十一页，共十五页，编辑于2023年，星期五实验数据记录及处理次数012345678千分表读数L0=温度/℃t0=Δti=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L0=500mm，根据α=K/L0求线膨胀系数第十二页，共十五页，编辑于2023年，星期五第十三页，共十五页，编辑于2023年，星期五第十四页，共十五页，编辑于2023年，星期五