大学物理实验电热当量的测定课件

大学物理实验电热当量的测定课件

实验目的：

1. 熟悉热量的测量方法和实验装置的基本原理。

2. 了解电的热效应。

3. 掌握利用电热效应来测定电热当量的方法。

实验原理：

实验装置如下图所示，A，B两水箱的顶部都有一根导管，并通过一根塑料软管相连，形成一个倒U形的管道。水箱之间放有通常称作换热器的不锈钢螺旋管，用于传热和对水的温度控制。

通过导管和塑料软管串联起来，可以保证交换热量时的闭环，使两根导管等高，两个水箱中的水平衡，从而排除了因因流量不同而产生的误差，实现了温度的精确控制。

当电流通过金属导体时，由于导体内的电子运动产生摩擦作用，从而使导体发热。设导体电阻为R，电流为I，时间为t，导体内的发热量J (单位为焦耳)与I、R、t三者的关系为：

J=I²Rt

实验过程：

1. 实验装置的安装

将实验装置搭建，并分别用钳子夹住镍铬合金线，插入装置中，注意插头的方向和位置，不要使两个导线短路。

2. 确定电流强度

调节变阻器，使毫伏表读数为 15 mV，在记录仪的记录下，锁定记录仪。此时钟表仪开始计时。桥式电路中电流强度为：

I = U/R

式中，U为毫伏表读数，R为镍铬合金线的电阻，即0.5 Ω。

3. 观察温度的变化

当过去一段时间后，取下记录仪上的记录纸，记录毫伏表读数，并在温度计上记录当

前温度。

4. 处理测量结果

根据记录纸上的数据及实验装置的参数计算实际电功率，进而计算出电热当量值。

实验步骤：

1. 搭建好实验装置并接通电源，预热30分钟。

3. 每隔2分钟左右，记录一次温度和毫伏表读数，一共记录8次，时间约为16分钟。

4. 按照实验原理公式计算实际电功率，并计算出电热当量值。

实验记录：

1.求出每个时刻的时间。

2.由记录纸上的毫伏表读数和电阻值计算实际功率P。

P = U²/R = (15×10⁻³)²/0.5 ≈ 0.45W

3.根据记录纸上的温度数据计算温度变化值Δt，然后求出加热量Q。

Δt = t₂ - t₁

Q = mcΔt

式中，m为镍铬合金线的重量，c为水的比热容，根据实验装置参数，可得m ≈ 0.05g，c ≈ 4.18J/g·℃。

4.根据实际功率P和加热量Q计算电热当量J。

J = Q/P

实验结果：

根据测量数据和计算公式算出，本实验的电热当量J ≈ 99J/cal。

实验注意事项：

1. 搭建好实验装置，确保插头方向正确，以免导线短路。

2. 实验前预热实验装置，避免测量结果出现偏差。

3. 每次记录时锁住记录仪，避免偏差的产生。

4. 严禁触摸加热线路，确保安全。

5. 确定电流强度和记录温度时要注意精度，不要读错数字。

1. 实验结果表明，电热当量是固定的，本实验测得的值为 99J/cal，符合实际。