[实用新型]一种单臂电桥测金属杨氏模量实验仪

说明书

一种单臂电桥测金属杨氏模量实验仪，包括木板、木支架、羊眼自攻螺丝、金属丝、滑轮导轨、钩码、单臂电桥、第一导线，第二导线，所述木板左侧固定有木支架，所述木支架上固定有羊眼自攻螺丝，所述金属丝起始端连接羊眼自攻螺丝，所述金属丝末端绕过滑轮导轨连接钩码，所述第一导线的一端连接金属丝的起始段，另一端连接到单臂电桥的“Rx”的左侧接线柱上，所述第二导线的一端连接金属丝的末端，另一端连接到单臂电桥的“Rx”的右侧接线柱上。所述单臂电桥测金属杨氏模量实验仪，构思巧妙，操作简单且测量精度高，可广泛应用于大学物理实验教学。

技术领域

本发明属于实验教学设备相关技术领域，具体涉及一种单臂电桥测金属杨氏模量实验仪。

背景技术

杨氏模量（也称为弹性模量）是衡量固体材料受力后弹性形变能力的参数之一，亦即描述材料抵抗弹性形变能力的一个重要的物理量，是生产、科研中选择合适材料的重要依据，是工程技术设计中常用的参数，在科学研究和技术应用中具有重要意义。

在大学物理实验中，固体材料杨氏模量的测量是理工科院校物理实验中必做实验之一，很多高校开设了用不同方法测量杨氏模量的多个实验，构成具有相对独立性的一个实验项目子系列。杨氏模量测量实验中蕴涵着一系列物理实验基本思想和方法，例如，涉及多个长度量的测量，需要选用螺旋测微计、游标卡尺等常规的长度测量工具；对于微小位移量的测量则可选用传统的光杠杆、读数显微镜和现代的霍尔位置传感器等；可按不同的层次要求，利用误差传递公式进行标准偏差的计算和不确定度评定；数据处理则用到了最小二乘法、逐差法和作图外推法等。可见，杨氏模量测量实验在帮助学生积累科研初步经验方面具有重要价值，为提高学生的操作技能和综合素质提供了极佳的实训平台。

目前，杨氏模量的测量方法一般有：拉伸法、震动法、内耗法和梁弯曲法等。另外通过检索发现，现有技术中还出现了利用光线位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术等实验装置和技术来测量杨氏模量。

对于涉及到的微小伸长量的测量，大学物理实验中常采用的是梁弯曲法，根据光杠杆放大原理来测定金属材料的杨氏模量。但是利用这种方法装置测量杨氏模量存在着以下不足：

（1）通过光杠杆、望远镜及标尺组成的放大系统测量矩形界面金属梁中点下弯的垂度，方法构思巧妙，但原理比较抽象，难以理解。

（2）望远镜的调节难度大，注意事项比较多，通过肉眼利用望远镜进行观察测量，容易将数据弄错，影响结果的准确性。

（3）被测样品的长度通常需要在1m左右，因此被测样品本身的自然弯曲将带来一定的测量误差。

（4）采用普通刻度尺读数，误差较大，测量结果不够精确等。

单臂电桥是一个比较式仪表，要想求1个待测电阻 R_x，就要比较它与另外3个电阻R₂、R₃、R₄组成的桥式电路。当这个桥式电路接上电源后，如果2个电桥的中点电位相等，则这两点连接的电路中的电流等于零。如果这两点间连接一个检流计，则此时检流计指针指零，此时称为电桥平衡；当电桥平衡时，被测电阻 R_x=R₄R₂/R₃。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种操作简便、测量精度高、教学实验可用的单臂电桥测金属杨氏模量实验仪。