大学物理实验-拓展提高篇 课件 实验2.6-用微弯曲法测量杨氏模量

大学物理实验——拓展提高篇用微弯曲法测量杨氏模量用微弯曲法测试杨氏模量实验目的实验原理实验仪器实验内容与方法熟悉霍尔位移传感器的工作原理及微小位移量的测试掌握用微弯曲法测量固体材料的杨氏模量用微弯曲法测试杨氏模量—实验目的

用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理1.霍尔位移传感器

如果保持霍尔元件的电流不变，而使其在一个均匀梯度的磁场中移动时，则输出的霍尔电势差变化量为：

若磁铁间隙内中心界面处的磁感应强度为零，则霍尔元件处于该处时，输出的霍尔电势差应该为零；当霍尔元件偏离中心而沿Z轴发生位移时，由于磁感应强度不再为零，所以霍尔元件会产生相应的电势差输出，其大小可以用数字电压表测量。用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理1.霍尔位移传感器磁铁霍尔元件形变：固体、液体及气体受外力作用时，形状与体积都会发生或大或小的变化，这种变化统称为形变。用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理2.杨氏模量弹性形变：当外力不太大时，撤掉外力，形变就会消失，这种形变就称为弹性形变。

用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理1.杨氏模量虚线表示弯曲梁的中性面d-两刀口之间的距离

用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理2.杨氏模量

根据胡可定律，有用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理2.杨氏模量

因此，对中性面的转矩为：

积分得：

（1）对梁上各点，有用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理2.杨氏模量

根据公式（1）~公式（3），可得

（2）（3）

用微弯曲法测试杨氏模量—实验原理2.杨氏模量

用微弯曲法测试杨氏模量—实验仪器1.实验仪器砝码盘调节架刀口横梁磁铁读数显微镜铜杠杆用微弯曲法测试杨氏模量—实验内容与方法1.装置的调试要求操作注意1按照图片所示搭建电路①圆柱形托尖应在砝码刀口的小圆洞内②调节传感器的位置，使其在磁铁中间③铜杠杆中间的铜刀口放在刀座上将霍尔位移传感器的探头置于两块磁铁的正中间稍偏下的位置，可使测量数据更可靠用微弯曲法测试杨氏模量—实验内容与方法1.装置的调试要求操作注意2连接铜杠杆与测试仪①连接铜杠杆上的三眼插座与测量仪器②调节仪器上的调零按钮，使其在初始负载条件下，仪器指示处于零值③预热十分钟左右，使指示值稳定调零按钮用微弯曲法测试杨氏模量—实验内容与方法1.装置的调试要求操作3调节读数显微镜目镜①调节目镜，使得可以清楚观测到镜内十字线②移动读数显微镜，使能清楚看到铜刀口上的基线③转动读数按钮，使刀口上的基线与读数显微镜内的十字线吻合用微弯曲法测试杨氏模量—实验内容与方法2.霍尔位移传感器的定标M/g020.0040.0060.0080.00100.00Z/mmU/mV要求操作注意4测量并记录数据①增加砝码时，应轻拿轻放，减少砝码架的晃动。②实验开始前，要检查横梁是否有弯曲问题存在。用微弯曲法测试杨氏模量—实验内容与方法3.杨氏模量的测量要求操作注意4数据处理用千分尺测量黄铜宽度时，当旋转千分尺将要与金属接触时，必须使用微调轮，当听到“嗒嗒嗒”三声时，停止旋转。M/g0.0020.0040.0060.0080.00100.00Z/mmZ1Z2Z3Z4Z5Z6U/mVU1U2U3U4U5U6用微弯曲法测试杨氏模量—数据处理要求1.用线性回归法计算K

用微弯曲法测试杨氏模量—数据处理要求

M/g0.002