物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

雙臂電橋測(cè)楊氏模量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.用雙臂電橋測(cè)量金屬絲的微小應(yīng)變,從而計(jì)算出楊氏模量,并與傳統(tǒng)的測(cè)量進(jìn)行比較,使一個(gè)單純的力學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成一個(gè)綜合性較強(qiáng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn).2.加深對(duì)楊氏模量的認(rèn)識(shí)，熟悉雙臂電橋測(cè)量法。3.學(xué)會(huì)用多種方法測(cè)量楊氏模量。實(shí)驗(yàn)儀器：螺旋測(cè)微器、砝碼若干、絕緣線(xiàn)、檢流計(jì)、米尺、電源、金屬絲、導(dǎo)線(xiàn)若干。實(shí)驗(yàn)原理：1.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：由于導(dǎo)體的電阻與材料的電阻率以及它的幾何尺寸(長(zhǎng)度和截面)有關(guān),導(dǎo)體在承受機(jī)械變形過(guò)程中，三者都要發(fā)生變化,因而引起導(dǎo)體電阻發(fā)生變化。通過(guò)計(jì)算電阻率與長(zhǎng)度變化計(jì)算出楊氏模量。2.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：在金屬絲的應(yīng)力改變時(shí),利用光杠桿測(cè)量微小的應(yīng)變。3.電阻率的測(cè)量：1.雙臂電橋：雙臂電橋（又稱(chēng)開(kāi)爾文電橋）是根據(jù)惠斯登電橋原理改進(jìn)而成，它能夠較好地消除或減小連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻和接觸電阻帶來(lái)的影響，適合于測(cè)量阻值小的低電阻。2雙臂電橋原理圖在圖1中，當(dāng)惠斯登電橋平衡時(shí)，有但是電路中共有12根導(dǎo)線(xiàn)和A,B,C,D共4個(gè)接點(diǎn)，雖然由A，C點(diǎn)到電源和由B，D點(diǎn)到檢流計(jì)的導(dǎo)線(xiàn)電阻可并入電源和檢流計(jì)的“內(nèi)阻”里，對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，可是另8根導(dǎo)線(xiàn)和4個(gè)接點(diǎn)的電阻將會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。1惠斯通電橋?yàn)榱讼鲜龈郊与娮璧挠绊懀梢圆捎脠D12-4的電路。將A到Rx和C到RN的導(dǎo)線(xiàn)盡量縮短，最好縮短為零，使點(diǎn)A直接與RX相接,點(diǎn)C直接與RN相接。要消去A，C點(diǎn)的接觸電阻，進(jìn)一步又將點(diǎn)A分成A1，A2兩點(diǎn)，C點(diǎn)分成C1，C2兩點(diǎn)，使A1，C1點(diǎn)的接觸電阻并入電源的內(nèi)阻，A2，C2點(diǎn)的接觸電阻并入R1，R2的電阻中。但圖1中為消除B點(diǎn)的接觸電阻和由B點(diǎn)到RX及由B點(diǎn)到RN的導(dǎo)線(xiàn)電阻的影響，在線(xiàn)路中增加了R3，R4兩個(gè)電阻，讓B點(diǎn)移至跟R3，R4及檢流計(jì)相連，這樣就只剩下RX與RN電阻和相連的附加電阻了。同樣，把RX和RN相連的兩個(gè)接點(diǎn)各自分開(kāi)，分成R1，R3和R2，R4四個(gè)接點(diǎn)，這時(shí)，R3，R4點(diǎn)的接觸電阻并入到了附加的兩個(gè)較高的電阻R3，R4中。將B1，B2點(diǎn)用粗導(dǎo)線(xiàn)相連，并設(shè)B3，B4間的聯(lián)線(xiàn)電阻與接觸電阻的總和為r。可以證明，適當(dāng)調(diào)節(jié)R1，R2，R3，R4和RN的阻值，就可以消去附加電阻r對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。調(diào)節(jié)電橋平衡的過(guò)程，就是調(diào)節(jié)電阻R1，R2，R3，R4和RN，使檢流計(jì)中的電流的過(guò)程。圖2中,

當(dāng)電橋達(dá)到平衡，即檢流計(jì)中的電流Ig=0時(shí)，通過(guò)R1，R2的電流相等，用I1表示；通過(guò)R3,R4的電流相等，用I2表示；通過(guò)RX和RN的電流相等，用I3表示。因?yàn)锽，D兩點(diǎn)的電位相等，故有此時(shí)式(1)變?yōu)槁?lián)立求解得:（1）從式（1）可以看出，如果或者，則有

求得電阻，進(jìn)而得到電阻率。4.電阻阻的變化率率和應(yīng)變的的關(guān)系1.對(duì)于一一初始長(zhǎng)度度為L(zhǎng),初始橫截面面積為S,電阻率為ρρ的金屬絲絲,當(dāng)金屬絲受受到軸向力力F而被拉伸或或壓縮時(shí),金屬絲要產(chǎn)產(chǎn)生形變,并使得電阻阻發(fā)生變化化:ΔR/R=ΔL/L-2Δd/d+Δρ/ρ(1)2.在金屬屬絲單向受受力狀態(tài)下下,橫向收縮應(yīng)應(yīng)變?chǔ)/d與軸軸向向拉伸應(yīng)變變?chǔ)/L的關(guān)系為Δd/d=-μΔL/L(2)（μ為導(dǎo)體體金屬材料料的泊松比比）3.在金屬屬絲溫度不不變時(shí),電阻率的變變化與其體體積應(yīng)變變相關(guān)Δρ/ρ=CΔV/V.(3)其中C是金屬材料料的常數(shù).ΔV/V=ΔL/L+2Δd/d=(1-2μ)ΔL/L.(4)4.通過(guò)(1)-(4)的聯(lián)立求解解,可得出:ΔR/R=[(1+2μ)+C(1-2μ)]ΔL/L.其中定義金金屬絲的應(yīng)應(yīng)變靈敏系系數(shù)為KS=(1+2μ)+C(1-2μ).ΔR/R=KsΔL/L即得：電阻的變化化率與拉伸伸應(yīng)變成正正比.5.楊氏模模量的公式式導(dǎo)出：ΔF/S=YΔL/L4gΔm/πd=YΔR/KsRY=4gKs/πd·Δm/Δn.（Δn為檢流計(jì)計(jì)的格數(shù)變變化）22實(shí)驗(yàn)步驟：：1.記錄靈靈敏度KS，測(cè)金屬絲原原始長(zhǎng)度L、直徑d、零負(fù)載載按圖（2）連入電電路，記錄錄數(shù)據(jù)（表表格自擬））得出電阻阻率。2.斷開(kāi)開(kāi)開(kāi)關(guān)，加重重砝碼（金金屬絲負(fù)載載），再次次測(cè)量直徑徑，通電，，記錄數(shù)據(jù)據(jù)（表格自自擬），計(jì)計(jì)算出電阻阻，進(jìn)而求求得ΔL。3.重復(fù)步步驟（2）），紀(jì)律數(shù)數(shù)據(jù)。4.計(jì)算楊楊氏模量。。數(shù)據(jù)處理：：按電測(cè)量方方法:Y=4gKs/πd2·Δm/Δn（KS已知）楊氏模量不不確定度:先算σY/Y=√(σn/n)+(2σd/d)+(σL/L)222注意事項(xiàng)：：1.第一次次測(cè)量長(zhǎng)度度時(shí)是接入入電路的原原長(zhǎng)。2.測(cè)量金金屬絲直徑徑和長(zhǎng)度時(shí)時(shí)要拉直。。3.數(shù)據(jù)要要多測(cè)幾組組，提高準(zhǔn)準(zhǔn)確性。9、靜夜四無(wú)無(wú)鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、雨中黃葉葉樹(shù)，燈下下白頭人。。。06:42:1506:42:1506:4212/25/20226:42:15AM11、以我獨(dú)獨(dú)沈久，，愧君相相見(jiàn)頻。。。12月-2206:42:1506:42Dec-2225-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。06:42:1506:42:1506:42Sunday,December25,202213、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)夢(mèng)，相悲各問(wèn)問(wèn)年。。12月-2212月-2206:42:1506:42:15December25,202214、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國(guó)國(guó)見(jiàn)青山。。。25十二二月20226:42:15上上午06:42:1512月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月226:42上午午12月-2206:42December25,202216、行動(dòng)動(dòng)出成成果，，工作作出財(cái)財(cái)富。。。2022/12/256:42:1506:42:1525December202217、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時(shí)時(shí)，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點(diǎn)的的射線(xiàn)線(xiàn)向前前。。。6:42:15上上午6:42上上午午06:42:1512月月-229、沒(méi)有有失敗敗，只只有暫暫時(shí)停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒(méi)有。。。06:42:1506:42:1506:4212/25/20226:42:15AM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努力力的積累。。。12月-2206:42:1506:42Dec-2225-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對(duì)對(duì)圓滿(mǎn)，留一一份不足，可可得無(wú)限完美美。。06:42:1506:42:1506:42Sunday,December25,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2206:42:1506:42:15December25,202214、意意志志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。25十十二二月月20226:42:15上上午午06:42:1512月月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荊荊門(mén)門(mén)九九派派通通。。。。。十二二月月226:42上上午午12月月-2206:42December25,202216、少少年年十十五五二二十十時(shí)時(shí)，，步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2022/12/256:42:1506:42:1525December202217、空山山新雨雨后，，天氣氣晚來(lái)來(lái)秋。。。6:42:15上上午6:42上上午午06:42:1512月月-229、楊柳柳散和和風(fēng)，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、閱讀讀一切切好書(shū)書(shū)如同同和過(guò)過(guò)去最最杰出出的人人談話(huà)話(huà)。06:42:1506:42:1506:4212/25/20226:42:15AM11、越是沒(méi)有有本領(lǐng)的就就越加自命命不凡。12月-2206:42:1506:42Dec-2225-Dec-2212、越是無(wú)無(wú)能的人人，越喜喜歡挑剔剔別人的的錯(cuò)兒。。06:42:1506:42:1506:42Sunday,December25,202213、知人者智，，自知者明。。勝人者有力力，自勝者強(qiáng)強(qiáng)。12月-2212月-2206:42:1606:42:16December25,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。25十二月月20226:42:16上午06:42:1612月-2215、最具具挑戰(zhàn)戰(zhàn)性的的挑戰(zhàn)戰(zhàn)莫過(guò)過(guò)于提提升自自我。。。十二月月226:42上上午午12月月-2206:42December25,202216、業(yè)余余生活活要有有意義義，不不要越越軌。。2022/12/256:42:1606:42:1625December202217、一一個(gè)個(gè)人人即即使使已已登登上上頂頂峰峰，，也也仍仍要要自自強(qiáng)強(qiáng)不不息息。。6:42:16上上午午6:42