一种金属杨氏模量测量装置制造方法及图纸

一种金属杨氏模量测量装置，包括金属丝受力机构、开尔文电桥以及导线组；金属丝受力机构包括铁支架底座、设置在铁支架底座上的铁支架竖直杆、铁支架横杆、上端夹子、金属丝、下端夹子以及砝码钩和砝码，上端夹子和下端夹子分别设有上紧锁螺丝和下紧锁螺丝；开尔文电桥上设有开尔文电桥电流端接线柱C2端、开尔文电桥电压端接线柱P2端、开尔文电桥电压端接线柱P1端以及开尔文电桥电流端接线柱C1端。导线组包括A导线、B导线、C导线以及D导线，并将开尔文电桥和金属丝电连接。本实用新型专利技术的装置测量金属杨氏模量，实验原理简单，实验难度小，测量方便，容易操作。

【技术实现步骤摘要】
一种金属杨氏模量测量装置
本技术涉及金属杨氏模量测量领域，尤其是涉及一种金属杨氏模量测量装置。
技术介绍
在实验室中，金属杨氏模量的测量是物理实验室普遍开设的实验项目。其实验原理是利用光杠杆的放大作用，通过望远镜来观测光杠杆中平面镜里面标尺的像，测量的关键是找出平面镜里标尺的像，由于标尺固定在望远镜附近，望远镜与光杠杆的距离一般大于2米，实验过程中调节望远镜左右、上下位置、调整望远镜光轴与平面镜光轴的水平夹角、竖直方向夹角的关系，要占用很长时间，并且要求测量者熟练掌握调节方法、且需要实验者耐心、细致调节才能调节好仪器。此实验调节要求比较复杂，仪器调整难度较大，对操作者而言需要耗费较多的时间与精力，不利于此实验的教学开展。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决光杠杆法测量金属杨氏模量的实验调节难度大、仪器调整复杂的问题，提供一种金属杨氏模量测量装置。通过测量金属丝电阻的变化量的方法，把金属丝受外力作用时的伸长量的测量转化为金属丝在外力作用下电阻的变化量的测量，利用开尔文电桥很容易测量金属丝电阻的变化量，因此本技术测量金属杨氏模量，实验原理简单，实验难度小，测量方便，容易操作。一种金属杨氏模量测量装置，包括金属丝受力机构、开尔文电桥15以及导线组；其中，所述金属丝受力机构包括铁支架底座8、设置在铁支架底座8上的铁支架竖直杆1、设置在铁支架竖直杆1上部的铁支架横杆2、设置在铁支架横杆2上的上端夹子3、金属丝4、下端夹子5以及与下端夹子5连接的砝码钩7和砝码，所述上端夹子3和下端夹子5分别设有上紧锁螺丝18和下紧锁螺丝6，从而将金属丝4锁紧或松开；所述开尔文电桥15上设有开尔文电桥电流端接线柱C2端11、开尔文电桥电压端接线柱P2端12、开尔文电桥电压端接线柱P1端13以及开尔文电桥电流端接线柱C1端14；所述导线组包括A导线17、B导线16、C导线9以及D导线10；A导线17的一端电连接上端夹子3下端与金属丝4接触处、另一端电连接开尔文电桥电流端接线柱C1端14；B导线16的一端电连接A导线17下方的金属丝4、另一端电连接开尔文电桥电压端接线柱P1端13；C导线9的一端电连接下端夹子5上端与金属丝4接触处、另一端电连接开尔文电桥电流端接线柱C2端11；D导线10一端电连接C导线9上方的金属丝4、另一端电连接开尔文电桥电压端接线柱P2端12。该装置的使用方法，包括以下步骤：S1、金属丝固定：将待测金属丝4用所述上端夹子3和下端夹子5的上紧锁螺丝18和下紧锁螺丝6进行锁紧固定；S2、连接导线组：将A导线17的一端连接上端夹子3下端与金属丝4接触处、另一端连接开尔文电桥电流端接线柱C1端14，B导线16的一端连接A导线17下方的金属丝4、另一端连接开尔文电桥电压端接线柱P1端13，C导线9的一端连接下端夹子5上端与金属丝4接触处、另一端连接开尔文电桥电流端接线柱C2端11，D导线10一端连接C导线9上方的金属丝4、另一端连接开尔文电桥电压端接线柱P2端12；S3、测量金属丝杨氏模量：将砝码钩7上挂上不同质量的砝码测量对应的电阻变化量ΔR，然后根据金属丝原长L、金属丝横截面积S、金属丝电阻率ρ、不同质量的砝码的重力F和对应的电阻变化量ΔR，即可计算出金属丝的杨氏模量E；其中，金属丝的杨氏模量E的计算公式为：E=S2ΔR/(FLρ)。本技术的有益效果是：通过测量金属丝电阻的变化量的方法，把金属丝受外力作用时的伸长量的测量转化为金属丝在外力作用下电阻的变化量的测量，利用开尔文电桥很容易测量金属丝电阻的变化量，因此本技术测量金属杨氏模量，实验原理简单，实验难度小，测量方便，容易操作。附图说明图1为金属杨氏模量测量装置的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图1所示及实施例对本技术作进一步详细说明：一种金属杨氏模量测量装置，包括金属丝受力机构、开尔文电桥15以及导线组；其中，所述金属丝受力机构包括铁支架底座8、设置在铁支架底座8上的铁支架竖直杆1、设置在铁支架竖直杆1上部的铁支架横杆2、设置在铁支架横杆2上的上端夹子3、金属丝4、下端夹子5以及与下端夹子5连接的砝码钩7和砝码，所述上端夹子3和下端夹子5分别设有上紧锁螺丝18和下紧锁螺丝6，从而将金属丝4锁紧或松开；所述开尔文电桥15上设有开尔文电桥电流端接线柱C2端11、开尔文电桥电压端接线柱P2端12、开尔文电桥电压端接线柱P1端13以及开尔文电桥电流端接线柱C1端14；所述导线组包括A导线17、B导线16、C导线9以及D导线10；A导线17的一端电连接上端夹子3下端与金属丝4接触处、另一端电连接开尔文电桥电流端接线柱C1端14；B导线16的一端电连接A导线17下方的金属丝4、另一端电连接开尔文电桥电压端接线柱P1端13；C导线9的一端电连接下端夹子5上端与金属丝4接触处、另一端电连接开尔文电桥电流端接线柱C2端11；D导线10一端电连接C导线9上方的金属丝4、另一端电连接开尔文电桥电压端接线柱P2端12。该装置的使用方法，包括以下步骤：S1、金属丝固定：将待测金属丝4用所述上端夹子3和下端夹子5的上紧锁螺丝18和下紧锁螺丝6进行锁紧固定；S2、连接导线组：将A导线17的一端连接上端夹子3下端与金属丝4接触处、另一端连接开尔文电桥电流端接线柱C1端14，B导线16的一端连接A导线17下方的金属丝4、另一端连接开尔文电桥电压端接线柱P1端13，C导线9的一端连接下端夹子5上端与金属丝4接触处、另一端连接开尔文电桥电流端接线柱C2端11，D导线10一端连接C导线9上方的金属丝4、另一端连接开尔文电桥电压端接线柱P2端12；S3、测量金属丝杨氏模量：将砝码钩7上挂上不同质量的砝码测量对应的电阻变化量ΔR，然后根据金属丝原长L、金属丝横截面积S、金属丝电阻率ρ、不同质量的砝码的重力F和对应的电阻变化量ΔR，即可计算出金属丝的杨氏模量E；其中，金属丝的杨氏模量E的计算公式为：E=S2ΔR/(FLρ)。本实验是通过测量金属丝电阻变化量ΔR，用金属丝电阻变化量ΔR来代替金属丝长度变化量∆L，根据物理学知识：一段均匀的金属丝，其电阻R与电阻率ρ、长度L，横截面积S之间满足以下关系：R=ρL/S，则长度L与电阻R的关系为L=SR/ρ，上式两边求微分得：dL=(S/ρ)dR（Ⅰ）（Ⅰ）式中dL即是长度变化量，dR就是电阻变化量。或写成∆L=SΔR/ρ（Ⅱ）根据物理学知识，材料的杨氏模量按如下方法定义：原长为L，横截面积为S的材料，在拉力F的作用下，有伸长量∆L，则材料的杨氏模量E定义为：F/S=E∆L/L（Ⅲ）把（Ⅱ）式中∆L的表达式代入（Ⅲ）式，并整理得：E=S2ΔR/(FLρ)(Ⅳ)根据（Ⅳ）式，只要测出材料原长L，横截面积S，材料电阻率ρ，和一系列F（即砝码重力）和对应的电阻变化量ΔR，即可确定材料的杨氏模量E。本实验设计中，材料原长L用米尺测量，横截面积S可以通过测量金属丝直径D来算出，电阻率可以查表得出，拉力F等于砝码的重力，可由质量算出，电阻变化量ΔR可由开尔文电桥测出。本技术的装置通过测量金属丝电阻的变化量的方法，把金属丝受外力作用时的伸长量的测量转化为金属丝在外力作用下电阻的变化量的测量，利用开尔文电桥很容易测量金属丝电阻的变化量，因此本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属杨氏模量测量装置，其特征在于包括金属丝受力机构、开尔文电桥(15)以及导线组；其中，所述金属丝受力机构包括铁支架底座(8)、设置在铁支架底座(8)上的铁支架竖直杆(1)、设置在铁支架竖直杆(1)上部的铁支架横杆(2)、设置在铁支架横杆(2)上的上端夹子(3)、金属丝(4)、下端夹子(5)以及与下端夹子(5)连接的砝码钩(7)和砝码，所述上端夹子(3)和下端夹子(5)分别设有上紧锁螺丝(18)和下紧锁螺丝(6)，从而将金属丝(4)锁紧或松开；所述开尔文电桥(15)上设有开尔文电桥电流端接线柱C2端(11)、开尔文电桥电压端接线柱P2端(12)、开尔文电桥电压端接线柱P1端(13)以及开尔文电桥电流端接线柱C1端(14)；所述导线组包括A导线(17)、B导线(16)、C导线(9)以及D导线(10)；A导线(17)的一端电连接上端夹子(3)下端与金属丝(4)接触处、另一端电连接开尔文电桥电流端接线柱C1端(14)；B导线(16)的一端电连接A导线(17)下方的金属丝(4)、另一端电连接开尔文电桥电压端接线柱P1端(13)；C导线(9)的一端电连接下端夹子(5)上端与金属丝(4)接触处、另一端电连接开尔文电桥电流端接线柱C2端(11)；D导线(10)一端电连接C导线(9)上方的金属丝(4)、另一端电连接开尔文电桥电压端接线柱P2端(12)。...

【技术特征摘要】
1.一种金属杨氏模量测量装置，其特征在于包括金属丝受力机构、开尔文电桥(15)以及导线组；其中，所述金属丝受力机构包括铁支架底座(8)、设置在铁支架底座(8)上的铁支架竖直杆(1)、设置在铁支架竖直杆(1)上部的铁支架横杆(2)、设置在铁支架横杆(2)上的上端夹子(3)、金属丝(4)、下端夹子(5)以及与下端夹子(5)连接的砝码钩(7)和砝码，所述上端夹子(3)和下端夹子(5)分别设有上紧锁螺丝(18)和下紧锁螺丝(6)，从而将金属丝(4)锁紧或松开；所述开尔文电桥(15)上设有开尔文电桥电流端接线柱C2端(11)、开尔文电桥电压端接线柱P2端(12)、开尔文电桥电压端接线...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊泽本，乞聪妮，
申请(专利权)人：荆楚理工学院，
类型：新型
国别省市：湖北,42