华中科技大学物理实验45页PPT
华中科技大学大学物理实验-电磁感应与磁悬浮
【实验背景及原理】 1831年，英国科学家法拉第从实验中发现， 当通过一闭合回路所包围的面积的磁通量（磁感应强 度B的通量）发生变化时，回路中就产生电流，这种 电流称之为感应电流 。法拉第在1831年11月24日向 英国皇家学院报告了《电磁学的实验研究》的结果， 他将电磁感应的条件概括为：①变化的电流；②变化 的磁场；③运动的稳恒电流；④运动的磁铁；⑤在磁 场中运动的导体。
量精度应如何改进？ 4.本实验采用什么方法测量轴承转速？若要提高测量转速的稳
定性应如何改进实验装置？
5.铝盘转速与磁悬浮和磁牵引力有什么关系？
【实验仪器】
本实验的基本装置由电磁感应与磁悬浮综合实验仪、力传感器，光电传感 器，步进电机、步进电机控制器、铝盘、磁悬浮测试底座和传感器支架、 带有小辐轮和永磁体的轴承等组成。
【注意事项】
1. 在安装力传感器和永磁体时，要注意检查磁 体与铝盘是否有摩擦，摩擦可能导致永磁体飞 出，造成伤人事故！
2. 传感器支持杆松动下滑，会导致永磁体飞出， 立柱上的固定螺丝一定要拧紧！
3、轴承附带的磁铁不要取下
【数据和结果分析】
1.用多项式拟合不同转速与磁牵引力的依赖关系，确定其函数 形式和相关系数。 2.用多项式拟合不同转速与磁悬浮力的依赖关系，确定其函数 形式和相关系数。 3.用多项式拟合拟合铝盘不同转速对轴承转速的依赖关系，确 定其函数形式和相关系数，计算其传动比。 4.拟合磁悬浮力,磁牵引力随距离改变的变化规律。
* 根据磁悬浮力的方向重新装配力传感器和永磁体
* 磁铁铝盘两层垫片的距离。 *频率从最小测到最大，每个频率测量三组数据。
3. 测量铝盘不同转速对轴承转速的影响。
如何使轴承转 速更稳定？
每个频率测量 六组数据
华中科技大学物理光学课件
2010-9-4 21:50
1-2
麦克斯韦方程的微分形式
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⎫ ⎪ ∇ ⋅B = 0 ⎪ ⎬ (1-11 ) ∇ × E = − ∂B ∂t ⎪ ∇ × H = j + ∂D ∂t ⎪ ⎭
2010-9-4 解吗？
1-2
n ε1μ1 ε2μ2 n1 δA δh n2 t A D t1 t2 B C ε1μ1 ε2μ2
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环路积分
AB= δ l， = δ h BC
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1-4
边值关系
n ⋅ (B 1 − B 2 ) = 0 ⎫ n ⋅ (D 1 − D 2 ) = 0 ⎪ ⎪ ⎬ (1 − 63 ) n × (E 1 − E 2 ) = 0 ⎪ n × (H 1 − H 2 ) = 0 ⎪ ⎭
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爱因斯坦把他的电磁场贡献评价为“自牛顿时代以来物理学所经历的最深刻最有 成效的变化。” 普朗克评价他的一生：“麦克斯韦的光辉名字将永远载入科学史册，永放光芒。 他的灿烂一生属于爱丁堡，属于剑桥大学，更属于全世界”。
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1-4 电磁场的边值关系
边值关系：在两种介质分界面上电磁场量 不连续，但仍存在一定的关系。 两个封闭曲面积分导出B和D(ρ=0时) ∫∫ B ⋅ d σ = 0 ⇒ n ⋅ (B − B ) = 0 ⇒B = B ∫∫ D ⋅ d σ = 0 ⇒ n ⋅ (D − D ) = 0 ⇒D = D
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1 ε 2 A 2 μ
1-5
4.实际光波的认识
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1. 2. 3.
间歇的（10－9 s）； 波列间在位相、振动方向上无关联； 没有偏振性。
华中科技大学 大学物理实验 不确定度
对物理量X做n 次等精度测量，得到包含n个测 量值x1 ，x2 ， x3 …， xn的一个测量列
最佳值（真值)
1 n x xi n i 1
标准差σ：
x
n i 1
i
x
2
n(n 1)
粗大误差
由于观测者未正确地使用仪器、观察错 误或记录错数据等不正常情况下引起的 误差。应将其剔除。
2.2、B类标准不确定度 基础物理实验中，因缺乏必须的信息和 资料，作为简化处理 主要考虑仪器误差。
1）用概率分布估算 u B u仪 k 仪 k p 仪 p C 3
Δ仪: 仪器的最大允许误差 kp：置信因子 ，与置信概率P有关(P=0.68 kp=1)
C：置信系数，与误差分布特性有关
示波器的调节和使用 多功能摆的设计与研究 分光计的调整与折射率测定 密立根油滴实验 超声声速的测量 电子元件伏安特性的测量
直流电桥及其应用
第一册
科技楼北楼
104、105
霍尔效应与应用设计
第一册
科技楼北楼
211、214
由于设备更新，5、6、7三个实验与书 上有些差别，为了方便同学们写预习报告和 实验，在网上挂有电子版讲义。 IP:218.199.86.171/bbs
例：测量某物体长度
ｎ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ｂｍｍ
42.35 42.45 42.37 42.33
42.30 42.40 42.48 42.35 42.49
1 长度的最佳值： b bi ＝42.369 mm 9 i 1
9
i 1
9
xi
42.369 9 1
2
华中科技大学物理学院大学物理课件1-1ppt课件
激光约束核聚变
扫 描 隧 道 显 微 镜
高 能 加 速 器
力学篇
第一章
本章内容
Contents
chapter 1
描述质点运动的物理量
质点运动学两类基本问题 变速率曲线运动 相对运动
第一节
参考系
坐标系
θ
r
φ
运动质点 切线 法线
n
质点
理想化的物理模型的设立
既是理论研究的一种科学方法 也是有针对性地解决某种实际问题的常用手段
交作业时间：每周2上课之前
答疑：
时间：单周1和3，双周2和4，19:30~21:30
地点：周1和2：C5-116；周3和4：D9-A210
绪论
物理学
观测到最远
10 26
米
10 - 15
米
质子半径
类星体的距离
时空起源 粒子产生 普朗克时间
10
- 43 秒
10 39
秒
质子寿命
天体物理 粒子物理 两大尖端紧密衔接
运动方程的直角坐标表达式
k
这是用于描述三维空间运动的普遍方程
i
X
j
如果 则
质点在x-y平面运动
O
Y
轨迹方程
Z 若
只描述空间轨迹 的 分量式
不考虑时间关系
可由 运动方程
联立消去时间参量
得到只含 x
y z 关系的空间曲线方程
称为
例如：
O
X
Y
得 或 平面曲线
例
y
R O
x
Z
星系
夸克
-20 up 10
1025 1020 1015
星
宇观
华中科技大学工程力学实验理论课1概要PPT精品课件
工程力学实验
魏俊红 南一楼E326
2021/3/1
1
内容概述：
本门课程共16个学时，其中理论课4个学时，实验课12学时
实验一 理论力学实验，振动基础实验 实验二 金属材料的扭转实验 实验三 金属材料的拉伸与压缩实验 实验四 电阻应变片的粘贴与应变测量 实验五 梁的弯曲正应力测量与位移互等定理验证 实验六 薄壁圆筒的弯扭组合变形实验
2021/3/1
图附1-5-1 RNJ－500 型微机控制扭转试验机示意图
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扭转试验机测量系统组成图
试验机测量系统主要由扭矩传感器、小角度扭角仪、光电编 码器、单片机系统、计算机、网络打印机等组成，如图1-5-2所 示。
在试样承受扭矩时，产生扭转变形，标距间的扭转角由小角 度扭角仪获得，同时通过光电编码器获取活动夹具的转动角度 。这样，单片机系统将相应的扭矩、标距间扭转角以及活动夹 具的转动角度信号分别进行放大，并作数字化处理后的结果通 过RS-232传递给计算机系统，计算机系统对接受的数据按用户 2要021求/3/1分别绘制出相应的测试曲线，并将最后试验结果输出。19
/k g .m 2
mgr2T2
Jc 4p2l
注意事项 ： 1. 不规则物体的轴心应与圆盘中心重合。 2. 摆的初始角应小于或等于5°。 3. 两个摆的线长应一致。 4. 实际测试时，不应有较大幅度的平动。
2021/3/1
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实验二、金属材料的扭转实验
一、实验目的 1. 测定低碳钢（或铝合金）的切变模量G。
频率：单位时间内完成往复运动的次数。
固有频率：物体做自由振动时，其位移随时间按正弦或余弦规
律变化，振动的频率与初始条件无关，而仅与系统的固有特性
华中科技大学物理实验_音叉的受迫振动与共振
华中科技大学音叉的受迫振动与共振【实验目的】1.研究音叉振动系统在驱动力作用下振幅与驱动力频率的关系，测量并绘制它们的关系曲线，求出共振频率和振动系统振动的锐度。
2.通过对音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量，研究音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系。
3.通过测量共振频率的方法，测量附在音叉上的一对物块的未知质量。
4.在音叉增加阻尼力情况下，测量音叉共振频率及锐度，并与阻尼力小情况进行对比。
【实验仪器】FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪（包括主机和音叉振动装置）、加载质量块（成对）、阻尼片、电子天平（共用）、示波器（选做用）【实验装置及实验原理】一．实验装置及工作简述FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪主要由电磁激振驱动线圈、音叉、电磁线圈传感器、支座、低频信号发生器、交流数字电压表（0～1.999V）等部件组成（图1所示）1.低频信号输出接口2.输出幅度调节钮3.频率调节钮4.频率微调钮5.电压输入接口6.电源开关7.信号发生器频率显示窗8.数字电压表显示窗9.电压输出接口10.示波器接口Y11.示波器接口X12.低频信号输入接口13.电磁激振驱动线圈14.电磁探测线圈传感器15.质量块16.音叉17.底座18.支架19. 固定螺丝图1 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪装置图在音叉的两双臂外侧两端对称地放置两个激振线圈，其中一端激振线圈在由低频信号发生器供给的正弦交变电流作用下产生交变磁场激振音叉，使之产生正弦振动。
当线圈中的电流最大时，吸力最大；电流为零时磁场消失，吸力为零，音叉被释放，因此音叉产生的振动频率与激振线圈中的电流有关。
频率越高，磁场交变越快，音叉振动的频率越大；反之则小。
另一端线圈因为变化的磁场产生感应电流，输出到交流数字电压表中。
因为I=dB/dt，而dB/dt取决于音叉振动中的速度v，速度越快，磁场变化越快，产生电流越大，电压表显示的数值越大，即电压值和速度振幅成正比，因此可用电压表的示数代替速度振幅。
稳态法测量固体导热系数
一、背景
热量的传递一般分为三种：热传导、热对流、以及热 辐射。其中的热传导是指发生在固体内部或静止流体内部 的热量交换的过程。从微观上说，热传导或者说导热过程
是以自由电子或晶格振动波作为载体进行热量交换的过程；
从宏观上说，它是由于物体内部存在温度梯度，而发生从 高温部分向低温部分传递热量的过程。不同物体的导热性
原子能压水反应堆发电原理图
升温曲线
60
50
40
温度/度
30
20
10
0 0 5 10 15 20 25 时间/秒 30 35 40 45 50
57
降温曲线
56
55
y = -0.0126x + 55.886 R²= 0.9962
54 温度/度
53
52
51
50
49 0.0 100.0 200.0 300.0 时间/秒 400.0 500.0 600.0
1 2 Q S t h1
（2）
而根据物体的散热率与冷却率之间的关系，（1）式右边 可以写为：
q MC t 2 2 0 t
2 2 0
（3）
式(3)中M 是散热紫铜盘的质量，C 是其比热。C 385.0 J /( kg0 C ) 这样，只要测出散热铜盘的冷却速率
当如图一所示的系统达到热平衡时，通过待测样品的传热 速率和散热铜盘向侧面和下面的散热速率相同，即有
Q q t 1 10 t 2 20
样品的传热速率，
q 是铜盘散热率。 t
（ 1
（1）
式（1）中θ10、θ20是传热稳定时的样品上下表面温度， 是
Q t
根据傅立叶的热传导定律，（1）式左边可以写为：
华中科技大学-物理实验-(考试-复习资料)
1、电磁感应[Q]在实验中我们发现，旋转的铝盘会对磁铁产生牵引力，发过来磁铁也会对铝盘有一个反作用力（磁阻尼力），这个阻尼力会影响实验精度吗？[A]并不会影响实验精度，且铝盘会以一个恒定的频率在转动！原因：步进电机的工作原理，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
因此，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。
[Q]大家是否发现在我们这个实验中，铝盘上面挖了六个小孔，你们认为这些小孔会对牵引力产生影响吗？[A]小孔会对牵引力产生影响，牵引力相比没孔的铝盘会变小；每一根铝丝两端都会产生感应电动势，铝盘就相当于多个电源的并联，但是由于小孔的存在，产生的电流可能不稳定，牵引力会有小幅波动，但是小孔并不是改变磁通量的“罪魁祸首[Q]测量磁悬浮力或牵引力时，永磁体的位置对结果有什么影响？比如正对着铝盘圆心与偏离角度的区别；还有永磁体靠近铝盘中心时所受的力与磁体位于铝盘边缘时相比，大小如何？[A]做了几次试验，发现当磁铁在盘内较大距离时力不大，到盘边时较大，远离盘后减小。
可推知力与磁铁到盘中心的距离是一个单峰的函数，有水平渐近线。
[Q]大家想一下，如果那个轴承完全无摩擦，那么它的转速会无限增大吗？[A][Q]如何改进？？[A]此实验的磁悬浮力和磁牵引力装置应增加一个角度指针，因为我们在做距离和力的大小的关系试验中，每次都要将测力器杆取出，然后重新固定，这当中是不是会因为角度的不同产生较大的误差呢？所以可以增加一个角度小指针，来校正测力杆放置的方向，减免误差我们是准备加一个升降装置的，最好带刻度的。
1.测量磁悬浮传动系统的轴承转速时，测得的转速不是很稳定，而转速的测定时以一定时间内通过轴承的光束的个数为依据的。
所以我建议增加轴承上计数孔的个数，这样测得的数目会增多，可以减小不稳定因素的干扰，所得读数会相对集中一些。
2.我做实验时的传感器支架稳定性不好，每次垫一个垫片测磁牵引力和磁悬浮力时，旋转的铝盘很容易擦到永磁铁。