[发明专利]一种根据简谐振动测金属丝杨氏模量的实验装置及方法

摘要

一种根据简谐振动测金属丝杨氏模量的实验装置及方法，涉及一种杨氏模量测量装置及方法，本发明为解决目前大学物理实验中测金属丝杨氏模量的实验原理比较单一且抽象的问题。本发明装置包括在支架上端设置横梁，横梁中间设置上夹头及力敏传感器，金属丝两端分别与力敏传感器及下夹头相连，下夹头与一内部固定铁块的金属框架固定在一起，测量装置由固定极板与活动极板组成的四只电容器构成的差动电桥、可调交流电压源、电压放大装置及数字示波器等构成；本发明方法通过数字示波器测周期性变化的电桥输出电压波形的周期，得到金属丝弹簧振子做简谐振动的周期，代入公式计算出金属丝杨氏模量。本发明适用于金属丝杨氏模量的测量。

主权项

一种根据简谐振动测金属丝杨氏模量的实验装置，其特征在于，它包括在支架底座上设置支架，支架上端设置横梁，横梁中间设置上夹头及力敏传感器，金属丝一端与上夹头及力敏传感器相连，另一端与下夹头相连，下夹头与一金属框架固定在一起，金属框架内部固定一铁块，金属框架下方设置电磁铁装置；力敏传感器通过接口与力敏传感器测量控制器相连，力敏传感器用来测量金属丝所受拉力大小，并可通过力敏传感器测量显示屏显示出来；电磁铁装置用来通过磁力作用于铁块给金属丝施加拉力，然后释放，从而使固定在一起的铁块和金属框架在金属丝作用下做简谐振动，并可通过电磁铁装置工作电流调节旋钮调节拉力大小；两块规格完全相同的活动极板分别设置在金属框架两侧面，可随金属框架上下移动，四块规格完全相同的固定极板分别设置在四个夹具上，夹具安装在支架上，夹具可沿支架移动以改变位置；四块规格完全相同的固定极板与两块规格完全相同的活动极板构成四只电容器，由此四只电容器分别作为电桥的四个桥臂，构成一个差动电桥，由可调交流电压源给电桥提供电源，可调交流电压源输出的正弦信号电压幅度及频率大小可以通过旋钮进行调节，并可在可调交流电压源显示屏上显示出来；电桥的输出端连接运算放大器一，作为一个反向电压放大器，电压放大倍数可以通过改变可调反馈电阻及可调输入电阻的大小进行调节，将电桥的输出电压放大，再经作为输出缓冲器的运算放大器二输出，运算放大器二通过接口与数字示波器相连，数字示波器可以将放大后的电桥输出电压的波形显示出来，进行观察与测量。