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用力敏傳感器測量液體的表面張力系數(shù),,,用力敏傳感器測量液體的表面張力系數(shù),,1,目錄,實驗?zāi)康?實驗儀器 實驗原理 實驗內(nèi)容 注意事項 實驗數(shù)據(jù)和記錄 誤差分析,,2,實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用砝碼對硅壓阻力敏傳感器進(jìn)行定標(biāo),計算該傳感器的靈敏度,掌握傳感器的定標(biāo)方法; 觀察拉脫法測液體表面張力的物理過程和物理現(xiàn)象,并用物理學(xué)基本概念和定律進(jìn)行分析和研究,加深對物理規(guī)律的認(rèn)識; 測量純水和其他液體的表面張力系數(shù); 測量液體的濃度與表面張力系數(shù)的關(guān)系;,,3,實驗儀器,,,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,實驗原理,測量一個已知周長的金屬片從待測液體表面脫離時需要的力，求得該液體表面張力系數(shù)的實驗方法稱為拉脫法。若金屬片為環(huán)狀吊片時，考慮一級近似，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，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，其中芯片由四個硅擴(kuò)散電阻集成一個非平衡電橋。當(dāng)外界壓力作用于金屬梁時，在壓力作用下，電橋失去平衡，此時將有電壓信號輸出，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)的一個重要參數(shù)。測量液體的表面張力系數(shù)有多種方法，拉脫法是測量液體表面張力系數(shù)常用的方法之一。該方法的特點是，用秤量儀器直接測量液體的表面張力，測量方法直觀，概念清楚。用拉脫法測量液體表面張力，對測量力的儀器要求較高，由于用拉脫法測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)定性好的測量力的儀器。近年來，新,7,,發(fā)展的硅壓阻力敏傳感器張力測定儀正能滿足測量液體表面張力的需要，靈敏度高，穩(wěn)定性好，且可數(shù)字信號顯示。 為了對各類液體表面張力系數(shù)有深刻的理解，對水進(jìn)行測量以后，再對不同濃度的酒精溶液進(jìn)行測量，這樣可以明顯觀察到表面張力系數(shù)隨溶液濃度的變化而變化的現(xiàn)象，從而對這個概念加深理解。,8,實驗內(nèi)容,1,硅壓阻力敏傳感器定標(biāo) 每個力敏傳感器的靈敏度都不相同，在實驗前，應(yīng)將其定標(biāo)。 （1）打開儀器的電源開關(guān)，將整機(jī)預(yù)熱15分鐘以上，可對力敏傳感器定標(biāo)。 （2）將砝碼盤掛在硅壓阻力敏傳感器的鉤上，再加砝碼（安放砝碼時應(yīng)盡量輕）前應(yīng)首先對儀器調(diào)零。調(diào)節(jié)液體表面張力系數(shù)測定儀條令旋鈕，使數(shù)字電壓表顯示為零。 （3）在砝碼盤上分別加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擬合，求出傳感器的靈敏度B。 2,環(huán)的測量與清潔 （1）用游標(biāo)卡尺測量金屬環(huán)的外徑D1和內(nèi)徑D2。 （2）環(huán)的外表狀況與測量結(jié)果有很大的關(guān)系。實驗前應(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, 測量液體的表面張力系數(shù) （1）在玻璃皿內(nèi)放入被測液體并按放在升降臺上，將金屬環(huán)狀吊片掛在傳感器的小鉤上。調(diào)節(jié)升降臺，將液體升至靠近環(huán)片的下沿。觀察環(huán)狀吊片下沿與待測液面是否平行。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，使吊片與待測液面平行。,10,（2）調(diào)節(jié)容器的升降臺，使其漸漸上升，將環(huán)片的下沿全部浸沒與待測液體。然后反向調(diào)節(jié)升降臺，使液面漸漸下降。這時金屬環(huán)和液面之間形成液膜，繼續(xù)下降液面，測出環(huán)形液膜即將開始拉斷一瞬間數(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，在測定液體表面張力系數(shù)過程中，可觀察到液體產(chǎn)生的浮力與張力的情況與現(xiàn)象，以順時針轉(zhuǎn)動升降臺大螺帽時液體面上升，當(dāng)環(huán)下沿部分均浸入液體中時，改為逆時針轉(zhuǎn)動該螺帽，這時液面往下降，觀察環(huán)浸入液體中及從液體中拉起時的物理過程和現(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 ，拉斷時瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)為U2 。記下這兩個數(shù)值。,11,注意事項,（1）吊環(huán)須嚴(yán)格處理干凈。可用NaOH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°，測量結(jié)果因入誤差為0.5 %；偏差2°，則誤差1.6 %. （3） 儀器開機(jī)需預(yù)熱15分鐘。 （4）在旋轉(zhuǎn)升降臺時，盡量使液體的波動要小。 （5）工作室不宜風(fēng)力較大，以免吊環(huán)擺動致使零點波動，所測系數(shù)不正確。,12,,（6） 若液體為純凈水。在使用過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液體。 （7）力敏傳感器使用時用力不宜大于0.098N，過大的拉力導(dǎo)致傳感器容易損壞。 （8）實驗結(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,實驗數(shù)據(jù),力敏傳感器定標(biāo),14,,純水的表面張力系數(shù)測量,15,,1.實驗前，未將儀器調(diào)節(jié)平衡。 2.實驗環(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.實驗前，未對儀器進(jìn)行預(yù)熱。 5.在旋轉(zhuǎn)升降臺時，用力過大，金屬環(huán)不穩(wěn)定。,誤差分析,16,,,謝謝觀看！,17,