大学物理实验电热当量的测定课件
物理实验技术中的电热性能测量方法与技巧
物理实验技术中的电热性能测量方法与技巧电热性能是物理学中一个重要的研究领域，它涉及到物质的热传导、电导率等关键性质。
在物理实验中，测量电热性能是一个必要的步骤，而测量方法和技巧的选择对实验结果的准确性起着关键作用。
首先，测量材料的热导率是衡量其电热性能的重要指标之一。
在进行热导率测量时，可以采用热扩散法。
该方法通过对待测材料施加一定的热源，测量材料表面的温度变化，从而确定热传导的速率。
在实际操作中，需要注意保持待测材料与热源之间的接触良好，以减小温度测量的误差。
同时，选择合适的热敏元件作为温度传感器也是保证测量准确性的关键。
其次，电导率也是电热性能中一个重要的参数，特别是对于导电材料的研究。
测量电导率可以采用四探针测量法。
该方法通过使用四根电极以一定的间距夹持待测材料，然后在两个相对的电极上施加电压，测量通过待测材料的电流强度，从而得到电导率。
在实验操作中，需要注意减小电极与待测材料之间的接触电阻，以确保测量结果的准确性。
此外，选取适当的电流强度和测量时间也是影响实验准确性的因素。
另外，对于一些特殊材料的电热性能研究，如半导体材料，热电效应的测量也是不可或缺的。
热电效应是指材料在温度梯度下产生的电势差现象。
测量热电效应可以采用热电偶法。
该方法利用两个不同材料的接触形成热电偶，在待测材料的一端施加温度梯度，测量热电偶引起的电势差可以得到材料的热电性能参数。
在实验中，需要确保热电偶与待测材料的接触稳定，避免温度测量的误差。
除了上述基本的测量方法，还有一些技巧可以用于提高测量的准确性。
首先，要注意实验环境的温度稳定，避免外界温度变化对实验结果的影响。
其次，合理选择测量仪器的灵敏度和量程，使其能够适应待测材料的特性。
此外，在进行实验前，必须对仪器进行校准，以确保测量的准确性。
总之，物理实验技术中的电热性能测量方法与技巧对于研究材料的电热性能具有重要意义。
通过选择合适的测量方法和技巧，可以获得准确可靠的实验数据，为电热性能的研究提供有力支持。
102 电热法测量热功当量
图1 THQRG-2型热功当量测量实验仪
三、实验原理
1.散热修正
由于量热装置温度与环境温度存在温差，那么在实验过程中系统就会向环境散热，因此温度计测量出的终止温度2T 会比真正的终止温度'
2T 低，实验过程中系统温度变化曲线如图2所示。
图2中AB 段表示通电以前系统与环境达到热平衡后的稳定阶段，其稳定温度为系统的初始T BC t
图2 温度随时间的变化曲线
图3 实验接线图
中的数据，通过公式（4）计算求出系统的真正终温
' 2 T。
）计算求出热功当量的数值，并与公认值进行比较，计算相对误差。
在实验前使用干燥毛巾擦净量热器，从而避免量热器表面由于水滴附着，。
电热当量的测定实验报告
电热当量的测定实验报告实验报告：电热当量的测定摘要：本实验通过将电热当量与热容的计算相结合，测量得到了铜、铁、铝三种金属的电热当量。
介绍：电热当量是指单位时间内，电能转化为热能的比值。
计算电热当量是热力学研究的一部分。
该实验采用热平衡的方法，通过测量电热器发热的时间以及加热水体温升的实验数据，利用热力学原理，求出各金属的电热当量。
实验步骤：1. 选用电热器，并加入一定量的水，将电热器置于室温下。
2. 开启电热器，记录电热器上升的温度T1，在T1 上不断搅动，等待至水体温升到0.5°C的温度T2。
记录下升温所需的时间，并将电热器关掉。
3. 将电热器置于同一温度下并加水，记录下升温的时间t3以及温度T3。
4. 分别用铜棒、铁棒、铝棒替换电热器中心。
重复步骤2和步骤3。
记录不同物质的温度升高时间t1、t2、t3，以及相应温度变化量ΔT1、ΔT2和ΔT3。
5. 分别使用以下两种方法计算各物质的电热当量：方法1：根据热能守恒原理可得：热量=电热器发生的电能-Q。
其中Q是水体吸收的热量。
方法2：根据热力学的一般原理可得：电热当量=Q/ΔT。
其中Q是水体吸收的热量，ΔT是水温的变化量。
6. 将实验数据计算得到各物质的电热当量。
结果分析：通过实验，我们得到了三种不同材质的电热当量：铜的电热当量为0.387 J/C，铁的电热当量为0.444 J/C，铝的电热当量为0.220 J/C。
可以看出，不同金属的电热当量差距很大。
铁的电热当量最大，铝的电热当量最小，其中铜的电热当量介于两者之间。
结论：本实验通过测量铜、铁、铝三种金属的电热当量，掌握了基本的电热当量计算方法，并通过比较得出不同金属电热当量的大小区别，并获得实验经验。
用电热法测定热功当量实验报告doc
用电热法测定热功当量实验报告篇一：T.热功当量的测量.05实验名称热功当量的测量一、前言热量和功这两个物理量，实质上是以不同形式传递的能量，它们具有相同的单位，即能量的单位焦耳（J）。
然而，在没有认识热的本质以前，历史上曾经对热量的计量另有规定。
热量的单位用卡路里，简称卡，1克纯水在1大气压下温度升高10C所吸收的热量为1卡。
焦耳认为热量和功之间应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。
从1840年到1879年近40年的时间内，焦耳利用电热量热法和机械量热法进行了大量的实验，最终精确地求得了功和热量互相转换的数值关系—热功当量。
如果用W表示电功或机械功，用Q表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成W=JQ，J即为热功当量。
目前国际上对卡和焦耳的关系有两种规定：1热工程卡＝4.1868焦耳；1热化学卡＝4.1840焦耳。
国际上把“卡”仅作为能量的一种辅助单位，并建议一般不使用“卡”。
国际单位制规定，功、能和热量一律使用焦耳为单位。
虽然热功当量的数值现已逐渐为人们所少用，但是，热功当量的实验及其在物理学发展史上所起的作用是不可磨灭的。
焦耳的热功当量实验为能量转化与守恒定律奠定了坚实的实验基础。
本实验采用焦耳曾经做过的电热法来测定热功当量。
二、教学目标1、了解电流作功与热量的关系,用电热法测定热功当量。
2、了解热量损失的修正方法。
三、教学重点1、了解电流作功与热量的关系。
四、教学难点1、正确读取温度的方法和时机。
五、实验原理1、用电热法来测定热功当量如果加在加热器两端的电压为U, 通过加热器的电流为I, 电流通过时间为t, 则电流作功为：W?IUt （1）如果这些功全部转化为热量，此热量用量热器测出，则可求出热功当量。
设m1表示量热器内圆筒质量，C1表示其比热。
m2表示铜电极和铜搅拌器的质量，C2表示其比热。
m3表示量热器内圆筒中水的质量，C3表示水的比热，T1和T2表示量热器内圆筒及圆筒中水的初始温度和终末温度，那么量热器内圆筒及圆筒中的水等所吸收的热量Q为Q??mC11?m2C2?m3C3??T2?T1? （2）如果过程中没有热量散失，电功W用焦耳(J)作单位，热量Q 的单位用卡(cal)时，则有W?JQ （3）式中，J为热功当量，由上式可得测量J的理论公式：J?WIUt?(J/cal) Q(m1c1?m2c2?m3c3)(T2?T1)（4）2、散热修正上述讨论是假定量热器与外界无热量交换时的结论，实际上只要有温度的差异就必然要有热交换存在。
试验用电热法测量热功当量
用电热法测量热功当量教学目标：1. 用电热法测热功当量。
2. 学习用牛顿冷却定律，进行散热修正。
教学方法：采用研究式、答辩式教学方法。
实验内容1. 测量质量，填表12. 连接电路、选量程、电压。
3. 测外围温度θ14. 连接电源，记T 0 ，没隔1分钟，填表25. 断电，接着测降温温度，每隔1分钟，填表3，以求k6. 测环境温度θ2 取θ=21（θ1+θ2） 7. 求δν重点及难点：重点：自然冷却定律修正温度（终）及操作严谨 难点：牛顿自然冷却定律教学过程设计1. 电场力作功W = V I t (1)单位：焦耳、伏特、安培、秒系统吸收全部热量Q=（C 0M 0+C 1M 1+ C 2M 2+0.46δV ）(T f –T 0) (2) 由（1）、（2）式可得：QJ=W ，则J=QW 焦耳/卡 称为热功当量 2. 终温修正散热后实际终温为T f ” (测的温度)，不散热达到终温为T f (理想温度) 由散热导致温度下降δT测T f = T f ” +δT （4）3. 求δT 的方法：根据牛顿自然冷却定律 dtdT =K （T —θ） 自然冷却：''0fT T - t=0→t k=θθ--'0'ln 1T T t f (1/min)δT=k(θ-T )t 其中)(21"0f T T T += T f = T f ” +δT数据处理：计算法作图法，采用作图法较为直观。
例：1. C 0=1.000卡/克•度 C 1=0.092卡/克•度 C 2=0.094卡/克•度2. 电压U=8.2伏 电流I=0.975安3. 环境温度 θ环=20.0C 0 m 0=167.0克 m 1=203.0克 m 2=49.9克由图 =0.9℃ θf =θb +=28.0+0.9=28.9℃ 由计算机数据处理结果 J=4.30焦耳/卡 误差 E=%10018.430.418.4⨯-=2.9% J=4.18焦耳/卡为公认值。
电热法测热功当量
电热法测热功当量摘要：热量以卡为单位时与功的单位之间的数量关系，相当于单位热量的功的数量，叫做热功当量。
本篇文章主要围绕电热法测量热功当量的方法及其误差分析和修正展开研究。
关键词：电热法、热功当量、散热修正、误差分析1前言热量以卡为单位时与功的单位之间的数量关系，相当于单位热量的功的数量，叫做热功当量。
由焦耳通过大量实验确定。
在人们尚未认清热的本质以前，热量和功分别用不同的单位表示。
焦耳是功的单位，卡路里是热能的单位。
值得注意的是，功和热之间的转换只有通过系统内能的变化才能完成，脱离系统而去谈论功与热量的直接转换是不恰当的。
热功当量的发现，使当时的人们更好地理解了热的本质，也说明了卡路里与焦耳为相当量而非相等。
自国际单位统一热量单位为焦耳后，热功当量也就不复存在。
但其实验测定及数据对于物理学的发展的意义永远存在。
测量热功当量的方法有很多，最传统的方法是热功当量提出者焦耳采用的利用液体摩擦生热，后世人们也逐渐发明出了各种测量方法，如利用固体摩擦等，而目前操作最简便、测量误差小的方法也是我们将要采用的电热法。
2实验方法本实验所要用到的实验器材有：直流电源，导线，电压表，电流表，金属内筒，温度计，开关，玻璃搅拌器等。
图1实验装置图如图即为电热法测量热功当量的实验装置图，该实验方法是通过量热桶中的电阻丝加热液体，使其升高一定温度后通过Q=cm(t-t0)得到液体获得的热能，再通过W=UIt得到以焦耳为单位的电阻丝加热的能量，二者相比得：（1）由（1）式可得测量的热功当量数值。
具体实验步骤如下：1.用托盘天平测量量热桶内壁质量。
2.装入一定量水。
③放入量热桶内盖上盖子，注意温度计不要碰到底部。
1.用环形玻璃搅拌器搅拌，使水温度均匀。
2.读出水的初温T0。
3.组装电路。
4.调节电源电压，读出此时电压表及电流表读数。
5.等待升温。
6.升温后，断开开关并再次搅拌使温度不再变化。
7.读出此时水的温度。
⑪用W=UIt得出总共获得的热量（单位J）。
T.热功当量的测量.05
实验名称热功当量的测量一、前言热量和功这两个物理量，实质上是以不同形式传递的能量，它们具有相同的单位，即能量的单位焦耳（J）。
然而，在没有认识热的本质以前，历史上曾经对热量的计量另有规定。
热量的单位用卡路里，简称卡，1克纯水在1大气压下温度升高10C所吸收的热量为1卡。
焦耳认为热量和功之间应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。
从1840年到1879年近40年的时间内，焦耳利用电热量热法和机械量热法进行了大量的实验，最终精确地求得了功和热量互相转换的数值关系—热功当量。
如果用W表示电功或机械功，用Q表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成W=JQ，J即为热功当量。
目前国际上对卡和焦耳的关系有两种规定：1热工程卡＝4.1868焦耳；1热化学卡＝4.1840焦耳。
国际上把“卡”仅作为能量的一种辅助单位，并建议一般不使用“卡”。
国际单位制规定，功、能和热量一律使用焦耳为单位。
虽然热功当量的数值现已逐渐为人们所少用，但是，热功当量的实验及其在物理学发展史上所起的作用是不可磨灭的。
焦耳的热功当量实验为能量转化与守恒定律奠定了坚实的实验基础。
本实验采用焦耳曾经做过的电热法来测定热功当量。
二、教学目标1、了解电流作功与热量的关系,用电热法测定热功当量。
2、了解热量损失的修正方法。
三、教学重点1、了解电流作功与热量的关系。
四、教学难点1、正确读取温度的方法和时机。
五、 实验原理1、 用电热法来测定热功当量如果加在加热器两端的电压为U , 通过加热器的电流为I , 电流通过时间为t , 则电流作功为：W IUt =（1）如果这些功全部转化为热量，此热量用量热器测出，则可求出热功当量。
设m 1表示量热器内圆筒质量，C 1表示其比热。
m 2表示铜电极和铜搅拌器的质量，C 2表示其比热。
m 3表示量热器内圆筒中水的质量，C 3表示水的比热，T 1和T 2表示量热器内圆筒及圆筒中水的初始温度和终末温度，那么量热器内圆筒及圆筒中的水等所吸收的热量Q 为()()11223321Q mC m C m C T T =++-（2）如果过程中没有热量散失，电功W 用焦耳()J 作单位，热量Q 的单位用卡()cal 时，则有W JQ =（3）式中，J 为热功当量，由上式可得测量J 的理论公式：)/())((12332211cal J T T c m c m c m IUtQ W J -++==（4）2、 散热修正上述讨论是假定量热器与外界无热量交换时的结论，实际上只要有温度的差异就必然要有热交换存在。
实验2—16a 热功当量的测定(用电热法).
实验2—16a 热功当量的测定(用电热法)【实验目的】 1．用电热法测量热功当量。
2．学会一种热量散失的修正方法—修正终止温度。
【实验仪器】量热器（附电热丝），温度计（0℃～50℃、0.1℃），电流表，电压表，直流稳压电源，秒表，物理天平，开关等。
【实验原理】仪器装置如图2－16a －1所示，M 与B 分别为量热器的内外两个圆筒，C 为绝缘垫圈，D 为绝缘盖，J 为两个铜金属棒，用以引入加热电流，F 是绕在绝缘材料上的加热电阻丝，G 是搅拌器，H 为温度计，E 为稳压电源。
1．电热法测热功当量强度为I 安培的电流在t 秒内通过电热丝，电热丝两端的电位差为U 伏特。
则电场力做功为W ＝IUt （2－16a －1） 这些功全部转化为热量，此热量可以用量热器来测量。
设m 1表示量热器内圆筒和搅拌器以及装有缠绕线的胶木支架（一般质料相同，否则应分别考虑）的质量，C 1表示其比热。
m 2表示缠绕线的胶木（或玻璃）的质量，C 2表示其比热。
m 3表示量热器内圆筒中水的质量，C 3表示水的比热，V 表示温度计沉入水中的体积，T 0和T f 表示量热器内圆筒及圆筒中水的初始温度和终止温度，那么量热器内圆筒及圆筒中的水等由导体发热所得的热量Q 为Q ＝（m 1C 1＋m 2C 2＋m 3C 3＋0.46V ）（T f －T 0） （2－16a －2） 所以，热功当量))(46.0(0332211T T V C m C m C m IUt Q W J f -+++==焦耳/卡 （2－16a －3） J 的标准值J 0＝4.1868焦耳/卡。
2．散热修正如果实验是在系统（量热器内筒及筒中的水等）的温度与环境的温度平衡时，对电阻通电，那么系统加热后的温度就高于室温θ。
实验过程中将同时伴随散热作用，这样，由温度计读出的终止温度的数值T 2必须比真正的终止温度的数值T f 低。
（即假设没有散热所应达到的终温为T f ）。
为了修正这个温度的误差，实验时在相等的时间间隔内，记下相对应的温度，然后以时间为横坐标，温度为纵坐标作图，如图2－16a －2所示。
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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。