[发明专利]杨氏模量测量仪中待测金属丝长度的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验测量方法，特别涉及一种杨氏模量测量仪中待测金属丝长度的测量方法。 

背景技术

设一物体长为Ｌ，横截面积为S，沿长度方向施力F后，物体伸长（或缩短）了△L。F/S是单位面积上的作用力，称为应力；△L/L是相对形变量，称为应变。在弹性形变范围内，按照胡克定律，物体内部的应力正比于应变，其比值称为杨氏模量。实验证明，杨氏模量E与试样的长度L、横截面积S以及施加的外力F的大小无关，而只取决于试样的材料。从微观结构考虑，杨氏模量是一个表征原子间结合力大小的物理参量。

测量杨氏模量有静态法和动态法之分。动态法是基于振动的方法，静态法是对试样直接加力，测量形变。动态法测量速度快；静态法原理直观，设备简单。大学物理实验中一般采用的都是静态法。

用静态拉伸法测金属丝的杨氏模量使用的杨氏模量测量仪，其结构包括砝码组、光杠杆、以及望远镜-标尺装置。具体的说，如图1和图2所示，在三角底座6上装两根支柱，支柱上端有横梁，中部紧固一个平台3，构成一个刚度极好的支架。整个支架受力后变形极小，可以忽略。待测样品是一根粗细均匀的金属丝1。金属丝1上端用上卡头夹紧并固定在上横梁上，下端用一个圆柱形下卡头夹紧并穿过平台3的中心孔9，使金属丝自由悬挂。通过调节三角底座6的螺丝，使整个支架铅直。下卡头在平台3的中心孔9内，其周围缝隙均匀而不与中心孔9的孔边摩擦。下卡头下方的挂钩4上挂一个砝码盘，当盘上逐次加上一定质量的砝码5后，金属丝1就被拉伸。下卡头的上端面相对平台3的下降量，即是金属丝1的伸长量△L。金属丝1的长度L就是从上卡头的下端面至下卡头的上端面之间的长度。平台3上设有光杠杆2，标尺7和望远镜8用来配合光杠杆2对金属丝1的伸长量△L进行读数，金属丝1的伸长量△L是很微小的。

上述现有技术中的杨氏模量测量仪存在的缺点是，在测量金属丝的长度L时，需要用到米尺进行读数测量。由于支架很高，同时读出上、下卡头对应的读数相对困难，测量过程中，一般需要两人配合，共同对齐金属丝上、下卡头并进行读数。上述读数测量过程误差大，无法一人独立完成。

发明内容

本发明要解决现有技术中的杨氏模量测量仪中的金属丝长度无法单人独立测量的技术问题，提供一种可以独立完成测量的杨氏模量测量仪中待测金属丝长度的测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种杨氏模量测量仪中待测金属丝长度的测量方法，该方法包括以下步骤：

步骤i：将绝缘装置放置在下卡头与平台上的中心孔之间或者上卡头与横梁之间，使金属丝与平台或者横梁之间相互绝缘；

步骤ii：用电学测量方法，测量得到任意一段金属丝的电阻值以及金属丝上、下两端之间的电阻值；

步骤iii：根据步骤ii中得到的任意一段金属丝的电阻值、该段金属丝的长度以及金属丝上、下两端之间的电阻值，计算得到金属丝上、下两端之间的长度。

上述技术方案中，所述步骤ii中，用电学方法测量金属丝上、下两端之间的电阻值，是通过在金属丝上、下两端分别夹住一个金属夹子，然后从金属夹子上延长出导线并测量出的。

上述技术方案中，所述步骤ii中，用电学方法测量任意一段金属丝的电阻值，是通过在任意一段金属丝的两端分别夹住一个金属夹子，然后从金属夹子上延长出导线并测量得出的。

上述技术方案中，所述步骤ii中，用电学方法测量金属丝上、下两端之间的电阻值，是通过在金属丝上、下两端分别夹住两个金属夹子，然后从金属夹子上分别延长出导线并接入双臂电桥电路测量出的。

上述技术方案中，所述步骤ii中，用电学方法测量金属丝上、下两端之间的电阻值，是通过：在金属丝的上、下两端分别固定夹持一个金属板夹，每个金属板夹包括两个平行的夹板以及至少两个连接两个夹板的螺栓；从每个金属板夹上的任意两个螺栓上分别引出导线并接入双臂电桥电路测量出的。 

上述技术方案中，连接两个夹板的螺栓的个数为两个或者四个。

上述技术方案中，所述步骤ii中，用电学方法测量任意一段金属丝的电阻值，是通过在任意一段金属丝的两端分别夹住两个金属夹子，然后从金属夹子上分别延长出导线并接入双臂电桥电路测量出的。

上述技术方案中，所述步骤i中的绝缘装置为长度大于或者等于所述中心孔的内围周长的，一段具有弹性的绝缘膜。

上述技术方案中，所述绝缘膜上部设有防止其从所述中心孔中滑落的多个支撑条。

上述技术方案中，所述绝缘膜可以伸入所述中心孔内的部分，大于或者等于所述中心孔的高度。