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用力敏傳感器測(cè)量液體的表面張力系數(shù),,,用力敏傳感器測(cè)量液體的表面張力系數(shù),,1,目錄,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和記錄 誤差分析,,2,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用砝碼對(duì)硅壓阻力敏傳感器進(jìn)行定標(biāo),計(jì)算該傳感器的靈敏度,掌握傳感器的定標(biāo)方法; 觀(guān)察拉脫法測(cè)液體表面張力的物理過(guò)程和物理現(xiàn)象,并用物理學(xué)基本概念和定律進(jìn)行分析和研究,加深對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí); 測(cè)量純水和其他液體的表面張力系數(shù); 測(cè)量液體的濃度與表面張力系數(shù)的關(guān)系;,,3,實(shí)驗(yàn)儀器,,,調(diào)節(jié)螺絲,升降螺絲,玻璃器皿,吊環(huán),力敏傳感器,支架,固定螺絲,航空插頭,底座,數(shù)字電壓表,調(diào)零旋鈕,4,實(shí)驗(yàn)原理,測(cè)量一個(gè)已知周長(zhǎng)的金屬片從待測(cè)液體表面脫離時(shí)需要的力，求得該液體表面張力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法稱(chēng)為拉脫法。若金屬片為環(huán)狀吊片時(shí)，考慮一級(jí)近似，可以認(rèn)為脫離力為表面張力系數(shù)乘上脫離表面的周長(zhǎng)，即 (11-1) 式中，F(xiàn)為脫離力， ， 分別為圓環(huán)的外徑和內(nèi)徑， 為液體的表面張力系數(shù)。硅壓阻力敏傳感器由彈性梁和貼在梁上的傳感器芯,,5,,片組成，其中芯片由四個(gè)硅擴(kuò)散電阻集成一個(gè)非平衡電橋。當(dāng)外界壓力作用于金屬梁時(shí)，在壓力作用下，電橋失去平衡，此時(shí)將有電壓信號(hào)輸出，輸出電壓大小與所加外力成正比。即 (11-2) 式中，F(xiàn)為外力的大小，B為硅壓阻力敏傳感器的靈敏度，單位為V/N，△U= 為傳感器輸出電壓的大小。,6,液體的表面張力是表征液體性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)。測(cè)量液體的表面張力系數(shù)有多種方法，拉脫法是測(cè)量液體表面張力系數(shù)常用的方法之一。該方法的特點(diǎn)是，用秤量?jī)x器直接測(cè)量液體的表面張力，測(cè)量方法直觀(guān)，概念清楚。用拉脫法測(cè)量液體表面張力，對(duì)測(cè)量力的儀器要求較高，由于用拉脫法測(cè)量液體表面的張力約在之間，因此需要有一種量程范圍較小，靈敏度高，且穩(wěn)定性好的測(cè)量力的儀器。近年來(lái)，新,7,,發(fā)展的硅壓阻力敏傳感器張力測(cè)定儀正能滿(mǎn)足測(cè)量液體表面張力的需要，靈敏度高，穩(wěn)定性好，且可數(shù)字信號(hào)顯示。 為了對(duì)各類(lèi)液體表面張力系數(shù)有深刻的理解，對(duì)水進(jìn)行測(cè)量以后，再對(duì)不同濃度的酒精溶液進(jìn)行測(cè)量，這樣可以明顯觀(guān)察到表面張力系數(shù)隨溶液濃度的變化而變化的現(xiàn)象，從而對(duì)這個(gè)概念加深理解。,8,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1,硅壓阻力敏傳感器定標(biāo) 每個(gè)力敏傳感器的靈敏度都不相同，在實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將其定標(biāo)。 （1）打開(kāi)儀器的電源開(kāi)關(guān)，將整機(jī)預(yù)熱15分鐘以上，可對(duì)力敏傳感器定標(biāo)。 （2）將砝碼盤(pán)掛在硅壓阻力敏傳感器的鉤上，再加砝碼（安放砝碼時(shí)應(yīng)盡量輕）前應(yīng)首先對(duì)儀器調(diào)零。調(diào)節(jié)液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀條令旋鈕，使數(shù)字電壓表顯示為零。 （3）在砝碼盤(pán)上分別加0.5g,1.0g,1.5g,2.0g,2.5g,3.0g,3.5g等質(zhì)量的砝碼，記錄相應(yīng)這些砝碼力F作用下，數(shù)字電壓表的讀數(shù)值U。,,9,（4）用最小二乘法作直線(xiàn)擬合，求出傳感器的靈敏度B。 2,環(huán)的測(cè)量與清潔 （1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬環(huán)的外徑D1和內(nèi)徑D2。 （2）環(huán)的外表狀況與測(cè)量結(jié)果有很大的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)清洗玻璃皿，金屬環(huán)狀吊片在NaOH溶液中浸泡20-30秒，然后洗干凈。 3, 測(cè)量液體的表面張力系數(shù) （1）在玻璃皿內(nèi)放入被測(cè)液體并按放在升降臺(tái)上，將金屬環(huán)狀吊片掛在傳感器的小鉤上。調(diào)節(jié)升降臺(tái)，將液體升至靠近環(huán)片的下沿。觀(guān)察環(huán)狀吊片下沿與待測(cè)液面是否平行。如果不平行，將金屬環(huán)狀吊片取下后，調(diào)節(jié)吊片的細(xì)絲，使吊片與待測(cè)液面平行。,10,（2）調(diào)節(jié)容器的升降臺(tái)，使其漸漸上升，將環(huán)片的下沿全部浸沒(méi)與待測(cè)液體。然后反向調(diào)節(jié)升降臺(tái)，使液面漸漸下降。這時(shí)金屬環(huán)和液面之間形成液膜，繼續(xù)下降液面，測(cè)出環(huán)形液膜即將開(kāi)始拉斷一瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)值U1和液膜拉斷一瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)值U2， U1和 U2是瞬間數(shù)字，只出現(xiàn)一次。 △U=U1- U2，在測(cè)定液體表面張力系數(shù)過(guò)程中，可觀(guān)察到液體產(chǎn)生的浮力與張力的情況與現(xiàn)象，以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)升降臺(tái)大螺帽時(shí)液體面上升，當(dāng)環(huán)下沿部分均浸入液體中時(shí)，改為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)該螺帽，這時(shí)液面往下降，觀(guān)察環(huán)浸入液體中及從液體中拉起時(shí)的物理過(guò)程和現(xiàn)象。特別應(yīng)注意吊環(huán)即將拉斷液柱前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值為U1 ，拉斷時(shí)瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)為U2 。記下這兩個(gè)數(shù)值。,11,注意事項(xiàng),（1）吊環(huán)須嚴(yán)格處理干凈?？捎肗aOH溶液洗凈油污或雜質(zhì)后，用清潔水洗干凈，并用熱吹風(fēng)烘干。 （2）吊環(huán)水平須調(diào)節(jié)好，注意偏差1°，測(cè)量結(jié)果因入誤差為0.5 %；偏差2°，則誤差1.6 %. （3） 儀器開(kāi)機(jī)需預(yù)熱15分鐘。 （4）在旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)時(shí)，盡量使液體的波動(dòng)要小。 （5）工作室不宜風(fēng)力較大，以免吊環(huán)擺動(dòng)致使零點(diǎn)波動(dòng)，所測(cè)系數(shù)不正確。,12,,（6） 若液體為純凈水。在使用過(guò)程中防止灰塵和油污及其它雜質(zhì)污染。特別注意手指不要接觸被測(cè)液體。 （7）力敏傳感器使用時(shí)用力不宜大于0.098N，過(guò)大的拉力導(dǎo)致傳感器容易損壞。 （8）實(shí)驗(yàn)結(jié)束須將吊環(huán)用清潔紙擦干，用清潔紙包好，放入干燥缸內(nèi) 。,13,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),力敏傳感器定標(biāo),14,,純水的表面張力系數(shù)測(cè)量,15,,1.實(shí)驗(yàn)前，未將儀器調(diào)節(jié)平衡。 2.實(shí)驗(yàn)環(huán)境不穩(wěn)定，引起讀數(shù)誤差。 3.數(shù)字電壓表的讀數(shù)變化較快，記錄數(shù)據(jù)有誤。 4.實(shí)驗(yàn)前，未對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)熱。 5.在旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)時(shí)，用力過(guò)大，金屬環(huán)不穩(wěn)定。,誤差分析,16,,,謝謝觀(guān)看！,17,