磁性物理实验指导书要点
磁性物理实验
讲义
磁性物理课程组编写
电子科技大学微电子与固体电子学院
二O一二年九月
目录
一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (1)
二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析 (3)
三、磁致伸缩系数测量与分析 (6)
四、磁化强度测量与分析 (9)
五、磁滞回线和饱和磁感应强度测量 (11)
六、磁畴结构分析表征 (12)
一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析
(一) 、实验目的：
了解磁性材料的起始磁导率的测量原理，学会测量材料的起始磁导率，并能够从自发磁化起源机制来分析温度和离子占位对材料起始磁导率和磁化强度的影响。
(二）、实验原理及方法：
一个被磁化的环型试样，当径向宽度比较大时，磁通将集中在内半径附近的区域分布较密，而在外半径附近处，磁通密度较小，因此，实际磁路的有效截面积要小于环型试样的实际截面。为了使环型试样的磁路计算更符合实际情况，引入有效尺寸参数。有效尺寸参数为：有效平均半径r e ，有效磁路长度l e ，有效横截面积A e ，有效体积V e 。矩形截面的环型试样及其有效尺寸参数计算公式如下。
?
??? ??-=
211
211ln r r r r r e （1）
?
??? ??-=
211
211ln
2r r r r l e π （2）
?
??? ??-=
21
1
22
11ln r r r r h A e （3）
e e e l A V = （4） 其中：r 1为环型磁芯的内半径，r 2为环型磁芯的外半径，h 为磁芯高度。
利用磁芯的有效尺寸可以提高测量的精确性，尤其是试样尺寸不能满足均匀磁化条件时，应用等效尺寸参数计算磁性参数更合乎实际结果。材料的起始磁导率（
i μ）可通过
对环型磁心施加线圈后测量其电感量（L ）而计算得到。计算公式如式（5）所示。
2
0i e e
A N L l μμ=
（5）
其中：μ0为真空磁导率，4π×10-7 H·m -1；N 为线圈匝数。
磁性材料起始磁导率（μi ）的定义式如式（6）所示。可知，起始磁导率的温度特性依赖于材料磁感应强度（B ）的温度特性，而磁感应强度和磁化强度（M ）之间满足式（7），因此可知，材料起始磁导率的温度特性可反映材料磁化强度的温度特性。根据郎之万顺磁性理论可知，磁性材料的磁化强度大小严重依赖于温度变化。随着温度升高，磁性材料可铁磁性或亚铁磁性状态转变为顺磁性状态，此时对应的临界温度为磁性材料的居里温度（T c ）。对于铁氧体材料来说，次晶格上的离子种类和占位情况会影响次晶格间的超交换作用，从而对材料温度特性产生影响。
001
lim i H B
H μμ?→?=
? （6） B =μ0(H +M ) （7） 测量实验装置如下图所示。
高低温试验箱
(三)、实验内容：
通过对材料起始磁导率温度曲线的测量，确定居里温度，分析强磁性物质离子占位分布对自发磁化强度的温度特性以及对超交换作用的影响，进而表征磁特性参数的温度特征。
(四)、实验步骤：
1、将LCRZ 测量仪开机预热10分钟，并进行开路和短路较准。
2、准确测量待测环型样品的内径r 1、外径r 2和高h 。
3、对待测样品绕10匝线圈后将其置于高低温试验箱中。首先测量室温下待测样品的电
感量，然后分别调节温度至-30℃、-10℃、50℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃和120℃，测量不同温度下待测样品的电感量。
4、根据电感量计算材料起始磁导率，并计算材料居里温度。根据上述测量结果分析强磁
性物质离子占位分布对自发磁化强度的温度特性以及对超交换作用的影响。
(五)、实验注意事项
1. 当高低温箱工作室温度（PV 值）≥60℃时禁止起动高低温箱“制冷”功能！
2. 高低温箱照明灯不宜长亮！
3. 请勿拨动超温设置拨盘开关！
二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析
（一）、实验目的
了解四探针法测量材料电阻率的原理和倍乘电压表法测量测量材料磁损耗的原理，并学会结合磁损耗产生机制对磁损耗进行分离，探讨电阻率对材料损耗的影响。
（二）、实验原理
软磁铁氧体磁芯的总损耗P cv 主要由磁滞损耗P h 、涡流损耗P e 和剩余损耗P r 三部分组成，如式（1）所示。在铁氧体磁芯工作时，P h 、P e 和P r 通常都是叠加在一起难以分离。但是可采用约旦（Jordan ）法对各损耗进行分离。
2
r r P P cv h e P P P af bf =++=++ (1)
在比较低的频率下，材料的涡流损耗与样品的厚度d 2和频率f 2成正比，而与电阻率
ρ成反比，即：P e ＝K e B 2f 2d 2/ρ，其中K e 为常数。由此可见，降低涡流损耗的关键是减小样品的厚度d （或半径R ）和提高材料的电阻率ρ。对于多晶MnZn 铁氧体，电阻率包括晶粒内部与晶粒边界两个部分。因此，提高电阻率也应从两个方面入手。 电阻率的测量采用四探针法，其原理如下。四探针法测量样品电阻率是以针距约为1mm 的四根金属探针同时排成一直线，并以一定的压力压在平整的样品表面，如图1所示。在1、4两根探针间通过电流I ，则在2、3探针间产生电位差V 。
材料电阻率 ρ=C
I
V
(Ω-cm) (2) 式中C 为探针修正系数，由探针的间距决定。
当样品电阻率分布均匀时，试样尺寸满足半无穷大条件时，
121
2232C S S S S S S π=+--++(cm) (3)
式中：S 1、S 2、S 3分别为探针1与2，2与3，3与4之间的间距。每个探头都有自己的
系数。C ≈6.28±0.05(cm)。
若取电流值I=C 时，则ρ=V ，即可由数字电压表直接读出。
由于块状或棒状样品外形尺寸远大于探针间距，符合半无穷大边界条件，电阻率可直接
由（2)式求出。
磁损耗的测量采用倍乘电压表法，其原理如图所示。无抗取样电阻R与被测磁芯Lx 串联，R两端电压和Lx两端电压分别接到倍乘（乘积）电压表得两个通道，该电压表指示出两个电压瞬时值乘积的平均值，这个平均值正比于磁芯的总功耗P=(ui)=αK。该式中，(ui)为组合线圈两端的电压和通过它的电流乘积得时间平均值；α为电压表读数；K 为电表常数，由两个通道的灵敏度、测量电流的电阻器R的数值和表头刻度的满度偏转来决定。
图2 倍乘电压表法测功耗原理
图2中，G：大功率信号源，要求能供给规定的电压和电流，波形要在规定的容限以内，若规定用正弦波，谐振总含量应小于1%。平均值检波电压表UAV：用于被测磁芯线圈两端的平均值电压的检测，测量误差小于1%。
（三）、实验内容
测量材料的电阻率和不同频率、温度及磁感应强度下材料损耗，结合磁损耗产生机制进行损耗分离，并探讨降低途径，从导电机制分析铁氧体电阻率对材料涡流损耗的影响。（四）、实验步骤
1.材料电阻率的测量
（1）测试准备
将220V电源插头插入电源插座，电源开关置于断开位置，工作选择开关置于“短路”位置，电流开关处于弹出切断位置。
将测试架的插头和主机的输入插座相连，松开测试架立柱处的高度调节手轮，将探头调节到适当的位置和高度，测试样品应进行清洁处理，放于样品架上，使探针能与表面良好接触，并保持一定的压力，调节室内温度使之达到要求的测试条件。
（2）测量电流的调节
将电源开关置于开启位置，数字显示亮，仪器通电预热1小时。
工作选择开关置于“1调节”位置，电流量程开关与电压量程开关必须放于相对应的任一组的量程上。按下电流开关，调节电流电位器，可以使电流输出在0~10.00范围内，调节到数字显示出测量所需要的电流值（块状或棒状样品为6.28；薄片样品为4.53）。
（3）测量
极性开关拨至上方，工作状态选择开关置于“测量”，拨动电流量程开关和电压量程开关，置于样品测量所适合的电流、电压量程范围，调节电压表的粗调和细调调零，使数字显示为“000”，按下电流开关输出恒定电流，即可由数字显示板和单位显示灯直接读出测量值。如果数字出现闪烁，则表明测量值已超过此电压量程，应将电压量程开关拨到更高档；读数后切断电流开关，数字显示将恢复到零位。在仪表处于高灵敏电压档时要经常检查零位。
再将极性开关拨至下方（负极性），按下电流开关，从数字显示板和单位显示灯可以读出负极性的测量值。
将两次测量获得的电阻率值取平均，即为样品在该处的电阻率值。
2. 材料磁损耗的测量
（1）测试电压选择
根据测试条件及被测磁芯，按照下式计算测试电压：
V=4.44×f×B×A e×N×10-4
式中：f为测试频率（KHz）；B为测试磁感应强度(mT)；N为测试线圈匝数；Ae为磁芯有效截面积(cm2)。
（2）连接
（3）测试
①首先开启2335功率表电源。然后将信号源输出置于“断”状态，并将衰减器置于大
于60dB的位置，细调电位器左旋至底，选择好输出电压端接线，开启信号源电源。
②对待测磁芯进行尺寸测量后绕线，计算不同测试频率对应的测试电压。将待测磁芯
接入测量端口。
③将2335功率表置于auto和rms、P或P×10状态，然后将信号源置于“通”状态，逐
渐升高电压到所计算的值，在升压过程中，注意电流应无突升现象。
④由2335功率表读出磁芯的总功耗，计算比功耗。并根据约旦损耗分离对f=1000kHz
下的总损耗进行损耗分离。
（五）、注意事项
1. 仪器要先预热。
2. 样品表面需进行清洁处理，并保持干燥。
3. 四探针测量仪再中断测试时应将工作选择开关置于“短路”位置，电流开关置于弹出断开位置。根据国家标准和仪器性能关系可知，为保证测试精度，推荐以下电流、电压量程组
5. 禁止输出短路！！！
三、磁致伸缩系数测量与分析
一、实验目的
1. 掌握通过应变电阻阻值变化测试材料磁致伸缩系数的原理和方法。
2. 理解磁致伸缩系数λ与磁化场H 之间的关系。
3. 通过磁场对材料磁致伸缩系数的影响，探讨磁致伸缩的起源。
二、实验原理
磁体在外磁场中磁化时，其形状与体积发生变化，这种现象叫磁致伸缩。表征磁致伸缩的磁性参数为磁致伸缩系数，当磁场H 达到饱和磁化场时，纵向磁致伸缩为一确定值λs ，——饱和磁致伸缩系数。
图1 应变电阻片法测量材料磁致伸缩系数原理图
如图1，将应变电阻粘结于待测材料上，并对待测材料所绕线圈通直流电流，在线圈产生的磁场作用下，磁体的尺寸将发生变化，并给应变电阻施加应力，从而改变了应变电阻的电阻值，通过测定应变电阻阻值的变化，可以分析出当前磁场强度下磁体尺寸的变化量（即磁致伸缩系数λ）。λ和应变电阻片阻值之间的关系如式（1）所示。
1L R L K R
λΛ?=
= (1)
其中：K 为应变电阻片的灵敏系数。
应变式传感器是目前应用最广泛的传感器之一。应变电阻片法是将磁致伸缩形变应变量转换成电阻变化，通过测量电阻的变化而测定λ的方法。应变片它主要由电阻敏感栅、基底和面胶(或覆盖层)、粘结剂、引出线五部分组成。应变片结构图见图2。
图2 应变电阻片结构
1―覆盖层；2―基底；3―引出线；4―粘合剂；5―敏感栅
为了精确测量磁性材料的磁致伸缩系数，可采用非平衡电桥法进行测量，如图3所示。
图3 测量磁致伸缩系数的电桥
R 1=R 2=R 3=R 4=R,ΔR=ΔR 1，单臂工作时，只有一臂工作，即R 1+ΔR 1，假设流过放大器的电流为I g ，则磁致伸缩系数可通过式（2）计算。
4()
1g g R R L I L K U
λ+Λ=
= （2） 其中：R g 为放大器的内阻。
三、实验内容
1. 熟悉TH2512B 型智能低电阻测试仪。
2. 利用智能低电阻测试仪和应变电阻测试磁体的饱和磁致伸缩系数λs 。
四、实验步骤 1. 开机预热
TH2512B 型智能低电阻测试仪开机，测试前必须预热10分钟以上，以等待仪器内部
线路电参数稳定。
2. 将应变电阻片粘结于磁体上，测量应变电阻的阻值。应变电阻片型号为BF350-3AA(11)，
电阻值为350.5±0.1Ω，灵敏系数为2.08±1％。
3. 调节电磁铁磁极间的间距，把粘有应变电阻片的待测样竖直地置于电磁铁的磁极中央
位置。
4. 开启电磁铁的充电装置，并置于“充磁”状态。
5. 按下On 点动键，对待测样进行充磁。逐渐增加电流至10 A ，电磁铁中产生的直流场也会相应地增加。变化的磁场使待测样品的长度逐渐发生变化，最后趋于饱和状态。应变电阻的阻值也会相应地发生变化，并趋于稳定。
5. 逐渐减小电流至零，撤消施加于样品上的磁场。然后按下“退磁”键，并按“OFF ”
点动键。
6. 根据应变电阻的阻值变化，可计算得到磁体的饱和磁致伸缩系数λs 。
五、注意事项
1. 对待测样品清洗干净后，将应变电阻片与待测样品保持良好粘合。
2. 勿对电磁铁进行长时间通入5A 以上的大电流！！
3. 低电阻测量仪的注意事项如下： （1）零点和清零
当使用20mΩ和200mΩ量程时，应首先清零，而在其他量程时一般不用清零。测试时，使用者可先选定量程，再把测试夹互夹，使S+端和S-端直接接触，D+端和D-直接接触，并保持良好的接触。试线的两金属片直接接触。若仪器显示不为零时，按前面板清零键，则清零仪器清零。
（2）在20mΩ和200mΩ量程时不要长时间开路。
在此两个量程时，输出测试端电压被钳制在0.8V，若长时间开路，则当量程切换到高阻抗量程时，测试端开路时显示无法显示UUUU，而会呈现数字乱跳的现象。
（3）仪器所处的量程的识别
本仪器有从20mΩ和20kΩ七个量程，要正确选择量程，必须先会识别当前仪器所处的量程。方法如下：对于每一量程，仪器有固定的单位和小数点指示。可以用20000填满仪器的五个数码管，再依照小数点和单位的指示就可读出当前的量程。例如：当前单位指示mΩ,小数点在第二位，则仪器处在20.000mΩ量程档，即此档最大能测试20.000mΩ，最小适宜测试2.0000mΩ的电阻。
四、磁化强度测量与分析
(二) 、实验目的：
利用磁天平测试表征材料的自发磁化强度，通过测量材料的饱和磁化强度Ms ，加深对自发磁化的理解，探讨分析铁磁性物质的自发磁化机制。 (三)、实验原理及方法：
根据磁性物质在非均匀磁场中的受力原理实现M s 测量，其方法为磁天平法，如图所示。
磁天平工作原理示意图
设一小球样品处在非均匀磁场中，样品质量为m 、体积V ，则样品在此非均匀磁场中沿任意轴向α(α=x,y,z)所受的力为：
α
μα??=H
V
M F s 0…………………………………………………………………………① 或
α
σμα??=H
m
F s 0……………………………………………………………………………② 式中σs 为单位质量的饱和磁化强度，称为比饱和磁化强度。 显然，
s s
s m
M d V
σσ==…………………………………………………………………………③ 其中d 为试样密度
如果磁场的不均匀只表现在Z 方向。 则，
0=??=??y
H
x H ，0≠??z H
∴z
H
V M F s z ??=0μ………………………………………………………………………④ 或
z H
m
F s z ??=σμ0……………………………………………………………………………⑤ 实际测量中，z H
??即磁场梯度难以精确测量，因而，一般采用相对法测量，如图所示，
无磁场时，天平平衡时砝码重量(W 1),加磁场后，由于F z 的作用，需要增加砝码来达到新的平衡，当天平重新平衡时(W 2)有：
W g W W g z
H
m
F s z ?=-=??=.).(120σμ………………………………………………⑥ 式中g －重力加速度
△W －加磁场前后砝码之差 ∴z
H m
W
g s ???=
0.μσ……………………………………………………………………………⑦ 将标准样品置于同样的非均匀磁场中，则有：
z
H
m W g F s z ??=?=0
0000.σμ……………………………………………………………⑧ 联立⑦，⑧ ∴0
00W m W
m s s ??=
σσ…………………………………………………………………………⑨
标准式样一般采用密度为8.90g.cm -3，纯度≥99.9％的Ni 球，其饱和磁化强度M s0＝485.6 KA.m -1。
(三)、实验内容：
测量铁磁性小球的磁化强度，并分析其自发磁化的起源机制。 (四)、实验步骤：
1、接通FM －A 磁天平电源，预热10分钟。
2、检查电流和磁场指示，用调零旋纽将电流和磁场置于零点。
3、放入标准样品，调节分析天平，测出磁场H ＝0时的重量并记录
4、调节电流线圈电流，增加磁场H(30mT 、60mT 、90mT 等)，调节分析天平，测出磁场
H 为某一确定数值时的重量并记录，算出公式⑨△W 。
5、将磁场恢复到零，放入待测小球样品，重复步骤3、4，算出△W 。
6、代入标准样品参数，算出代测小球样品的σs (或M s )。 (五)实验注意事项
1、调节电流及磁场旋纽应轻缓。
2、不可在分析天平处于测量状态时增减砝码。
3、微量的铁磁性杂质对测量结果影响很大，所以应特别注意防止样品管内外杂质的沾染
4、磁天平处于水平状态，所以不得挪动仪器。
5、测试样品时，应关闭玻璃门窗，对整机不得振动。
五、磁滞回线和饱和磁感应强度测量
（一）、实验目的
学会测量不同磁场下磁滞回线，并计算材料饱和磁感应强度，探讨磁场对磁感应强度的影响。
（二）、原理及测量装置
同实验二的CH2335功耗测试仪。
（三）、实验内容
测量不同磁场下磁滞回线，计算材料饱和磁感应强度，探讨磁场对磁感应强度的影响。（四）、实验步骤
1. 将GHY-6仪器后板上的X(H)和Y(B)接口与示波器对应的X、Y接口相连接。然后
打开GHY-6乘积法功耗测试仪，预热10分钟。
2．将W1（功率）向左旋至最小，接通电源，B、E之间接被测电感Lx；A、E之间接谐振电容Cx，预热5分钟后，调节W2（调零）使D（功耗）指示为0。
3．将S1（频率）置于测试频率，S4（电压）置于适当的档位（按工作的磁感应强度计算Lx上的电压），S5（档位）置于0.1档，S3（电流）置于适当的档位，使M1（电流表）的指示值尽量大而又不超出满刻度值。
4．调节W1和Cx使被测电感Lx在谐振情况下加上规定的电压（这样判断谐振，单独调节Cx使M1和M2（电压表）都指示最大）记下D的读数。
5．S3、S4、S5开关下面标有各量程对应的倍率值，将D的读数乘以S3、S4及S5的倍率就得到Lx的功耗，单位是瓦（W）。与此同时，可以通过示波器观察到B-H回线随频率及外加电压的变化。
（五）、注意事项
1. 开关S5的0.2档是在测试损耗特别大的样品或纯电阻时用的。
2. 如果得到限幅报警的叫声，应将S2提到高一档的位置。
3. 在功率输出较大时，Lx短路的时间不应超过1分钟。因此，在不进行测试时，应将
功率输出调至最小。
六、磁畴结构分析表征
一、实验目的
通过对(YluBi)3(FeGa)5O 12石榴石薄膜的磁泡静态、动态磁化过程的观测，掌握测试原理和方法，加深理解磁畴理论。探讨在磁场作用下磁畴的运动与变化规律。
二、实验原理
1、磁泡静态理论
磁泡畴结构如图1，假设，膜厚h 均匀，磁泡半径r ，磁化方向垂直膜面向下，外加H b
垂直膜面向上。再假设畴壁能面密度σw 为常数，畴壁厚度为零。
图1磁泡薄膜和磁泡示意图
系统总能量E T 可表示为:
M H W T E E E E ++=
(1)
由能量最小原理，令
????????E r E r E r E r T W H M
=++=0 (2)
其中
W W
h r E σπ??2= (3) H rhM r
E S H
π??4= (4) )/2()4)(2(22h r F M h r
E s M
ππ??-= (5) 式(5) 中的F(2r/h)称为力函数。
[]
?
??
???-+=
?ππ
??20
2
/122
22
22
1sin )()(
)/2(d h r F r h h
r (6)
求解方程可得出磁泡缩灭场H 0和缩灭直径d 0：
其中l 为特征长度。
?
???
?
????-=??
??????-+=23
21)3(2213(431400l h h
d h l h l M H s π (7)
2、条状畴静态理论
图2无限大磁性薄板中垂直磁化的平行条状畴。P 0为条畴周期，即2倍畴宽w 。
对于图2所示的无限大磁性薄板中垂直磁化的平行条状畴，磁性膜单位面积的能量为
∑
--?+=奇）
（(0303020)]/2exp(1[)/1)
/2(/2n W T P h n n P M P h E πμπσ， (8)
式中第一项式畴壁能，第二项为退磁能 P 0为条畴周期，如图2所示。令u ＝ P 0/h , 并利用特征长度表示式l ＝σw /4πM , 求E T 极小可得出
∑
-?+-=)
(332)]}/2exp()/21(1)[/1(){
/(/1奇n u n u n n u h πππ (9)
此为条状迷宫畴的稳定条件。
三、实验内容
磁泡薄膜的磁化过程观测。
四、实验步骤
1． 接通220V ，50Hz 市电源。 2． 开氙灯光源。 3． 开脉冲发生器。 4． 装样品。
5． 用透射偏光显微镜观察磁畴。
6． 改用?4物镜，运用适配器和摄像头，在电脑显示屏上显示出磁泡畴图像。 7． 进行磁泡实验：对磁泡薄膜样品施加外加静态磁场，外场从小到大直至所有畴结构消失， 再逐渐减小外场至零。观察磁畴结构的变化。 8． 实验完毕后依次关闭氙灯光源、脉冲发生器、控制器和电脑。以显微镜目镜置换摄像头，放置好摄像头，放置好磁泡样品和样品架。
五、注意事项
大学物理学实验指导书_4
大学物理学实验指导书 大学物理实验 力学部分 实验一长度与体积的测量 实验类型：验证 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理
所涉及的课程和知识点：误差原理有效数字 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握测长度的几种常用仪器的使用，并会正确读数。练习作好记录和误差计算。 二、实验要求 （1）分别用游标卡尺、螺旋测微计测金属圆筒、小钢球的内外径及高度，并求体积。（2）练习多次等精度测量误差的处理方法。 三、实验仪器设备及材料 游标卡尺，螺旋测微计，金属圆柱体，小钢球，铜丝 四、实验方案 1、用游标卡尺测量并计算所给样品的体积。 2、分别用千分尺和读数显微镜测量所给金属丝的直径。 数据处理 注意：有效数字的读取和运用，自拟表格，按有关规则进行数据处理。 描述实验过程（步骤）以及安全注意事项等,设计性实验由学生自行设计实验方案。 五、考核形式 实际操作过程实验报告 六、实验报告 实验原理，实验步骤，实验数据处理，误差分析和处理。 对实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。 七、思考题 1、游标卡尺测量长度时如何读数 游标本身有没有估读数 2、千分尺以毫米为单位可估读到哪一位初读数的正负如何判断 待测长度如何确定 实验二单摆 实验类型：设计 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理 所涉及的课程和知识点：力学单摆周期公式 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握使用停表和米尺，测准单摆的周期和摆长。利用单摆周期公式求当地的重力加速度
二、实验要求 （1）测摆长为1m时的周期求g值。 （2）改变摆长，每次减少10cm，测相应周期T，作T—L图，验证单摆周期公式。 三、实验仪器设备及材料 单摆、米尺、游标卡尺、停表。 四、实验方案 利用试验台上所给的设备及材料，自己制作一个单摆，然后设计实验步骤测出单摆的周期，再根据单摆的周期公式计算当地的重力加速速。 改变摆长，讨论对实验结果的影响并分析误差产生的原因 五、考核形式 实际操作过程实验报告 六、实验报告 实验原理，实验步骤，实验数据处理，误差分析和处理。 对实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。 七、思考题 1、为什么测量周期不宜直接测量摆球往返一次摆动的周期试从误差分析来说明。 2、在室内天棚上挂一单摆，摆长很长，你设法用简单的工具测出摆长不许直接测量摆长。 实验三牛顿第二定律的验证 实验类型：验证 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理 所涉及的课程和知识点：力学牛顿第二定律摩擦 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握气垫导轨的使用，使学生通过在气垫导轨上验证牛顿第二定律，更深刻的理解牛顿第二定律的物理本质。 二、实验要求 验证当m一定时，a∝F,当F一定时，a∝1／m。 三、实验仪器设备及材料 气垫导轨，数字毫秒计，光电门，气源 四、实验方案 1、调整气垫导轨水平。 在导轨的端部小心安装好滑轮，使其转动自如，细心调整好导轨的水平。
磁性测量实验指导书
磁性材料的磁性测量 一、实验目的 1. 了解固体磁性的来源。 2. 学习使用振动样品磁强计（VSM）测量材料的磁性。 二、实验原理概述 1. 目的意义 磁性是物质普遍存在的性质，任何物质在磁场作用下都有一定的磁化强度。磁性材料在电力、通讯、电子仪器、汽车、计算机和信息存储等领域有着十分广泛的应用。本实验通过对磁性材料磁性能的测量，加深对磁性材料基本特性的理解。 2. 固体的磁性 按磁性进行分类，大体可分为下述五种 （1）顺磁性。这类物质具有相互独立的磁矩，在没有外场作用下相互杂乱取向，故不显示宏观磁性。而在外场作用下，原来相互独立杂乱分布的磁矩将在一定程度上沿磁场方向取向，使这类物质表现出相应的宏观磁性。磁场越强则宏观磁性越强，而当外磁场去除后，其宏观磁性消失。 （2）抗磁（逆磁）性。此类物质无固有磁矩，在外磁场作用下产生感应磁性。磁场消失则宏观磁性随之消失。 （3）反铁磁性。此类物质内具有两种大小相等而反向取向的磁矩，故合成磁矩为零，使物质无宏观磁性。 （4）亚铁磁性。此类物质内存在两种大小不相等但反向耦合在一起的磁矩，故不能相互完全抵消，使该类物质表现出强磁特性。 （5）铁磁性。此类物质内的磁矩均可互相平行耦合在一起，因而表现出强磁特性。 3．磁特性的检测方法 振动样品磁强计可以测出在不同的环境下材料多种磁特性。由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，使VSM成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。设被测样品的体积为V，由于样品很小，当被磁化后，在远处可将其
视为磁偶极子：如将样品按一定方式振动，就等同于磁偶极场在振动。于是，放置在样品附近的检测线圈内就有磁通量的变化，产生感生电压。将此电压放大并记录，再通过电压-磁矩的已知关系，即可求出被测样品的磁化强度。 三、实验设备及材料 1. 仪器：振动样品磁强计Lake Shore 7404型VSM 2. 材料：磁性样品 四、实验内容及步骤 1. 实验步骤 （一）校准系统 1．磁矩偏移量校准（Moment Offset） ①将空杆装在振动头上； ②从“calibration”菜单中点击“Moment Offset”； ③按照对话框提示进行Moment Offset的校准。 注意：在进行该项校准时不能选中“atuorange”栏。 2．磁矩增益量校准（Moment Gain） ①在样品杆上装入含有镍标准样品的样品杯，打开振动头； ②从“calibration”菜单中点击“Moment Gain”； ③在Moment Gain Calibration类型中选择“Single point calibration”； ④对话框中在相应的栏输入“6.92”emu 和“5000”G； ⑤调节样品鞍点； ⑥按照对话框提示步骤进行校准。 注意：在进行该项校准时不需要选中“atuorange”栏。 （二）测量样品 1. 根据所测试样品性质和形状选择相应的样品杆和样品杯；并将含有样品的样品杆安装在振动头上； 2. 调节样品鞍点； 3. 为该测量样品选择合适的量程或选中“atuorange”栏； 4. 从“experiments”菜单中选择“News experiment”，对实验进行命名，根据所需测量的数据（曲线）选择实验类型和实验条件；
焊接技术及自动化实验指导书
焊接技术及自动化专业 实验指导书
材料成型及控制教研室主编 《CBE模式下焊接技术及自动化专业学生实践能力培养体系的改革研究》课题组参编 目录 一、《金属学及热处理》实验指导书 1．实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备 (1) 2．实验二铁碳合金平衡组织的显微分析 (7) 3．实验三碳钢的热处理 (9)
二、《焊接冶金与金属焊接性》实验指导书 1．实验一焊缝金属中扩散氢的测定 (13) 2．实验二斜Y型坡口焊缝裂纹实验 (17) 3．实验三插销实验 (19) 三、《焊接结构》实验指导书 1．实验一不同焊接参数下平板变形量测量与分析 (23) 2．实验二不同焊接方法下平板变形量测量与分析 (25) 3．实验三不同焊接位置下平板变形量的分析 (26) 4．实验四焊接变形的矫正 (27)
四、《焊接方法与设备》实验指导书 1．实验一不同的酸碱度焊条的焊接工艺性 (29) 2．实验二埋弧自动焊焊接 (32) 3．实验三 CO2保护焊焊接参数对焊缝成形的影响 (36) 4．实验四钨极氩弧焊焊接方法 (41) 5．实验五焊条电弧焊实训项目 (43) 五、《弧焊电源》实验指导书 1．实验一弧焊电源外特性和调节性能的测定 (45) 2．实验二弧焊电源的结构认识与观察 (48)
3．实验三弧焊整流器的结构认识与观察 (50) 六、《Pro/E造型及模具设计》实验指导书 1．实验一基于Pro/E Wirdfire设计软件初步练习 (52) 2．实验二Pro/E截面草绘功能练习 (53) 3．实验三Pro/E基本成型特征功能练习 (57) 4．实验四Pro/E基准特征建模功能练习 (61) 5．实验五 Pro/E零件建模工程特征功能练习 (63) 6．实验六Pro/E实体特征编辑功能练习 (65) 7．实验七Pro/E曲面造型功能练
大学物理实验课后答案
实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电 流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交
国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案-电磁学
实验十一 学习使用数字万用表 【思考题参考答案】 1．调节电阻箱的电阻为500Ω和5Ω时，电阻的误差是多大？ 答：以0.1级为例，以每个接点的接触电阻按0.002Ω为例。 对于500Ω电阻从0和9999Ω接线柱输出，误差为 Ω=?+?=?512.0002.06%1.0500R 对于5Ω电阻从0和9.9Ω接线柱输出，误差为 Ω=?+?=?009.0002.02%1.05R 2．电源电压为110V 。是否可以只用一个电阻箱控制，得到0.5A 的电流？ 答：若只用一个电阻箱控制，所需电阻为Ω2205.0110==R 。这需要电阻箱的100?R 档，此档允许电流为0.05A ，实际电流大于额定电流，不能使用。 3．对于一块四位半的数字万用电表的直流电压200mV 量程，可能出现的最大数字是多少？最小分辨率是多少？ 答：最大数字为199.99mV 。最小分辨率为0.01mV 。 4．使用数字万用电表的直流电压2V 量程测量直流电压，测量值为1.5V ，测量误差为多少？如果测量值为0.15V ，测量误差为多少？如果换用200mV 量程测量直流电压0.15V ，误差为多少？ 答：我们以0.5级的三位半表为例，()一个字+±=?x U U %5.0。 2V 量程测量直流电压1.5V 时 ()mV mV V U 5.815.1%5.0±=+?±=? 2V 量程测量直流电压0.15V 时()mV mV V U 8.1115.0%5.0±≈+?±=? 200mV 量程测量直流电压0.15V 时()mV mV mV U 9.01.0150%5.0±≈+?±=? 可见，测量小电压尽量选用低量程档。 5．为什么不宜用数字万用电表的电阻档测量表头内阻？ 答：数字万用电表电阻档内置9V 电池，而微安表头内阻在2000Ω左右。这样测通过表头的电流估计为mA A 5.40045.020009==，这个电流远大于微安表头的满量程电流。 6．为什么不能用数字万用电表的电阻档测量电源内阻？ 答：电阻档的使用条件是被测电阻中无电流通过，或者被测电阻两端无电压。对电源内阻来说，一旦用电阻档测量，电源就为内阻提供了电流，这样容易烧毁电表。 实验十二 制流和分压电路 【思考题参考答案】
建筑物理实验指导书(电子版)
河南理工大学 建筑物理实验指导书 闫海燕 职晓晓 编 专业： 班级： 学号： 姓名： 建筑与艺术设计学院建筑物理实验室 声 环 境 光环境
2011年3月
目录 学生试验守则 (2) 第一篇建筑热工学实验 实验一室内外热环境参数的测定 (3) 实验二建筑日照实验 (5) 第二篇建筑光学实验 实验三照明模型试验 (7) 实验四天然采光模型试验 (9) 第三篇建筑声学实验 实验五驻波管法测定吸声材料的吸声系数 (12) 实验六环境噪声测量 (14)
建筑物理实验室学生实验守则 一、要按时进入实验室并签到，迟到15分钟禁止实验。 二、实验前必须认真预习实验指导书，写出预习报告（包括：实验题目、实验目的、实验原理和操作步骤），回答指导教师的提问，否则应重新预习，经指导教师认可后方能进行实验。 三、进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准穿拖鞋、短裤和背心，不准抽烟，不准随地吐痰和乱扔废物，保持实验室和仪器设备的整齐清洁。 四、做实验时要严格遵守实验室的各项规章制度和仪器设备操作规程，服从指导教师和实验技术人员的指导，按要求进行实验操作，如实记录实验中观察到的现象和结果，不得弄虚作假。 五、要爱护仪器设备及实验室内其它设施，节约使用材料。使用前要仔细检查仪器设备，认真填写使用情况登记表，发现问题应及时报告。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，对不听劝阻造成仪器设备损坏者，按学院有关规定进行处理。 六、实验中要注意安全，避免发生人身事故，防止损坏仪器设备，若出现问题，应立即切断电源，保护现场，并迅速报告指导教师，待查明原因排除故障后方可继续实验。
焊接实验指导书
实验一焊条电弧焊基本操作（4学时） 一、实验目的 1、掌握焊条电弧焊的基本操作技能。 2、了解焊条电弧焊常用设备、工具和辅具的使用方法。 3、了解焊接位置对焊接规范参数的基本要求。 4、了解焊条电弧焊安全与防护技术。 二、实验设备器材及实验材料 1、焊接设备：ZX7-250、ZX7-400逆变直流焊机。 2、焊接材料：Φ2.5、mm、Φ3.2mm、Φ4.0mm 的J422，12mm厚低碳钢板。 3、焊接辅助工具及防护用品：焊钳、面罩、工作服、敲渣锤、钢丝刷、焊条保温桶等。 三、实验原理 （一）焊接设备及辅助器件 1、焊条电弧焊基本原理 焊条电弧焊是利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化并融合在一起形成熔池，随后熔融态的熔池逐步冷却结晶形成焊缝，从而获得牢固焊接接头的工艺方法。焊接过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及溶渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域，防止大气对熔化金属的有害污染。焊条芯在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，组成焊缝的填充金属。 2、焊条电弧焊设备及辅助器件 焊条电弧焊的整个装置是由弧焊电源、电缆和焊钳组成。弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、电弧和焊件组成了焊条电弧焊的焊接回路。 图1-1 焊条电弧焊的装置组成 1、焊条电弧焊设备——弧焊电源 （1）对弧焊电源的基本要求 弧焊电源是焊条电弧焊的主要设备，它的作用是为焊接电弧稳定燃烧提供所需要的、合适的电
流和电压，它必须具备电弧所要求的电气性能和工艺性能。 1）对弧焊电源电气性能的要求 ①外特性要求 焊条电弧焊电极尺寸较大，电流密度低。在电弧稳定燃烧的情况下，负载静特性处于水平段。故也要求电源外特性曲线与电弧静特性曲线相交，即要求焊条电弧焊电源具有下降的外特性。从电弧稳定性方面考虑，要求电源应具有陡降外特性。 ②调节特性要求 当焊件的材质、厚度、几何形状或焊接材料规格发生变化时，焊接参数也应做相应的变化。因此，要求弧焊电源能够通过调节，得出不同的外特性曲线，以适应这种需要，这种性质叫弧焊电源的调节特性。焊条电弧焊最理想的调节特性是要求空载电压随焊接电流的减小而增大，随焊接电流的增大而减小。 ③动特性要求 焊接电弧对弧焊电源而言是一个动负载，要求弧焊电源应具有良好的动态特性。 2）对弧焊电源工艺特性的要求 为保证电弧的稳定燃烧和焊接过程的顺利进行，得到良好的焊接接头，弧焊电源在性能和结构方面应满足如下要求： ①保证引弧容易空载电源越高越有利于引弧，但为了保证人身安全和经济性，要求空载电压一般不超过100V，特殊情况要超过，必须具有自动防触电装置； ②保证电弧稳定燃烧； ③保证焊接参数稳定（主要是指焊接电流和电弧电压的稳定）； ④焊接参数能能够调节，以适应焊接不同性质和厚度的材料； ⑤使用时节省电能，结构简单、紧凑、制造容易、消耗材料少，成本低； ⑥使用安全、可靠、方便，性能良好，容易维修。 （2）弧焊电源的种类 焊条电弧焊所用电源一般分为交流弧焊电源、直流弧焊电源和逆变电源三大类。 表1-1 弧焊电源的特点及应用
大学物理实验4-指导书
1.1 静电场 实验内容 图示静电场的基本性质: 同心球壳电场及电势分布图。 实验设置 有两个均匀带电的金属同心球壳配置如图。内球壳（厚度不计）半径为R 1=5.0 cm ，带电荷 q 1 = 0.6?10-8 C ；外球壳半径R 2 = 7.5 cm ，外半径R 3 = 9.0 cm ，所带总电荷q 2 = - 2.0?10-8 C 。 实验任务 画出该同心球壳的电场及电势分布。 实验步骤及方法 基本原理：根据高斯定理推导出电场及电势的 分布公式；利用数据分析软件，如Microsoft Excel 绘制电场及电势的分布图。 在如图所示的带电体中，因内球壳带电q 1，由于静电感应，外球壳的内表面上将均匀地分布电荷-q 1；根据电荷平衡原理，外球壳的外表面上所带电荷除了原来的q2外，还因为内表面感应了-q 1而生成+q 1,所以外球壳的外表面上将均匀分布电荷q 1+q 2。 在推导电场和电势分布公式时，须根据r 的变化范围分别讨论r < R 1、R 1 < r < R 2、R 2 < r < R 3、r > R 3几种情况。 场强分布： 当r < R 1时， 001=?=???E dS E S 当R 1 < r < R 2时， ?= ???0 1 εq dS E S 2 1 0241 r q E επ= 当R 2 < r < R 3时， 00 3=?=???E dS E S 当r > R 3时， 1
2 210 40 2 141r q q E q q dS E S += ? += ??? επε 电势分布： 根据电势的定义，可以求得电势的分布。 当r < R 1时， 3 2 10210110143211414141 3 3 2 21 1R q q R q R q U dr E dr E dr E dr E dr E U R R R R R R r r ++ -=?+?+?+?=?=?????∞ ∞ επεπεπ 当R 1 < r < R 2时， 3 2 102101014321414141 3 3 2 2R q q R q r q U dr E dr E dr E dr E U R R R R r r ++ -=?+?+?=?=????∞ ∞ επεπεπ 当R 2 < r < R 3时， 3 2 10143141 3 3 R q q U dr E dr E dr E U R R r r += ?+?=?=???∞ ∞ επ 当r > R 3时， r q q U dr E dr E U r r 2 1014141 += ?=?=??∞ ∞επ 至此，可以用MS Excel 来绘制电场及电势分布图。方法如下： 打开Excel 后会有一个默认的表格出现（如下图） 在A1、A2、A3单元格内分别输入“R1=”、“R2=”、“R3=”；在B1、B2、B3单元格内分别输入R1、R2、R3的数值。
磁性物理实验指导书讲解
磁性物理实验 讲义 磁性物理课程组编写 电子科技大学微电子与固体电子学院 二O一二年九月
目 录 一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (一) 、实验目的： 了解磁性材料的起始磁导率的测量原理，学会测量材料的起始磁导率，并能够从自发磁化起源机制来分析温度和离子占位对材料起始磁导率和磁化强度的影响。 (二）、实验原理及方法： 一个被磁化的环型试样，当径向宽度比较大时，磁通将集中在内半径附近的区域分布较密，而在外半径附近处，磁通密度较小，因此，实际磁路的有效截面积要小于环型试样的实际截面。为了使环型试样的磁路计算更符合实际情况，引入有效尺寸参数。有效尺寸参数为：有效平均半径r e ，有效磁路长度l e ，有效横截面积A e ，有效体积V e 。矩形截面的环型试样及其有效尺寸参数计算公式如下。 ? ??? ??-= 211 2 11ln r r r r r e （1） ? ??? ??-= 211 211ln 2r r r r l e π （2） ? ??? ??-= 21 1 22 11ln r r r r h A e （3） e e e l A V = （4） 其中：r 1为环型磁芯的内半径，r 2为环型磁芯的外半径，h 为磁芯高度。
利用磁芯的有效尺寸可以提高测量的精确性，尤其是试样尺寸不能满足均匀磁化条件时，应用等效尺寸参数计算磁性参数更合乎实际结果。材料的起始磁导率（ i μ）可通过对环型磁 心施加线圈后测量其电感量（L ）而计算得到。计算公式如式（5）所示。 2 0i e e A N L l μμ= （5） 其中：μ0为真空磁导率，4π×10-7 H ·m -1 ；N 为线圈匝数。 磁性材料起始磁导率（μi ）的定义式如式（6）所示。可知，起始磁导率的温度特性依赖于材料磁感应强度（B ）的温度特性，而磁感应强度和磁化强度（M ）之间满足式（7），因此可知，材料起始磁导率的温度特性可反映材料磁化强度的温度特性。根据郎之万顺磁性理论可知，磁性材料的磁化强度大小严重依赖于温度变化。随着温度升高，磁性材料可铁磁性或亚铁磁性状态转变为顺磁性状态，此时对应的临界温度为磁性材料的居里温度（T c ）。对于铁氧体材料来说，次晶格上的离子种类和占位情况会影响次晶格间的超交换作用，从而对材料温度特性产生影响。 001lim i H B H μμ?→?=? （6） B =μ0(H +M ) （7） 测量实验装置如下图所示。 (三)、实验内容：发磁化强度的温度特性以及对超交换作用的影响，进而表征磁特性参数的温度特征。 (四)、实验步骤： 1、将LCRZ 测量仪开机预热10分钟，并进行开路和短路较准。 2、准确测量待测环型样品的内径r 1、外径r 2和高h 。 3、对待测样品绕10匝线圈后将其置于高低温试验箱中。首先测量室温下待测样品的电感量， 然后分别调节温度至-30℃、-10℃、50℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃和120℃，测量不同温度下待测样品的电感量。 4、根据电感量计算材料起始磁导率，并计算材料居里温度。根据上述测量结果分析强磁性物 质离子占位分布对自发磁化强度的温度特性以及对超交换作用的影响。 (五)、实验注意事项 1. 当高低温箱工作室温度（PV 值）≥60℃时禁止起动高低温箱“制冷”功能！ 2. 高低温箱照明灯不宜长亮！ 3. 请勿拨动超温设置拨盘开关！ 二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析 （一）、实验目的
弧焊电源实验指导书
实验一弧焊电源结构观察 一、实验目的 1、了解弧焊变压器结构，掌握各种弧焊变压器下降外特性的获得和焊接参数的调节方法； 2、熟悉晶闸管可控整流主电路形式和结构，了解移相触发控制电路工作原理，掌握晶闸管弧焊电源外特性、调节特性的控制方法； 3、掌握弧焊逆变电源的基本组成、基本原理，熟悉逆变主电路及控制驱动、反馈电路、外特性、调节特性，以及动态特性的获得方法、特点、分类等。 二、实验设备及材料 1.BX1－500交流弧焊变压器一台； 2.ZX5－500弧焊整流器一台 3.NB-500 （IGBT） MIG/MAG逆变焊机一台； 三、弧焊电源结构及工作原理 不同类型弧焊电源的结构和组成各不相同，它们的外特性调节方式也不相同。通过实际观察电焊机结构，能够获得对不同类型电焊机内部结构的直观认识，对理解课堂理论教学内容起到很好的帮助作用。 1、弧焊变压器结构组成及工作原理 弧焊变压器是一类特殊的变压器，其基本原理与一般电力变压器相同，但为满足弧焊工艺要求又具有自身的特点。弧焊变压器具有下降的外特性，根据获得下降外特性的方法不同分为：串联电抗器式弧焊变压器和增强漏磁式弧焊变压器。 1）串联电抗器式弧焊变压器 这类弧焊电源由变压器和电抗器组成。前者为正常漏磁的普通变压器，将电网电压降至所要求的空载电压，变压器本身的外特性是接近于平的，为了得到下降外特性及调节电流需要串联电抗器，电抗器在交流电路中分担一部分电压，通过调整电抗器的电抗值的大小，从而获得所需要的下降外特性和电流。 2）增强漏磁式弧焊变压器 这类弧焊电源通过人为地增大变压器的漏抗，而无需再串联电抗器。按
增强和调节漏抗的方式不同又可分为以下三种： (1)动铁心式在一、二次恻绕组间设置可动的磁分路，以增强和调节漏磁。 BX1系列弧焊变压器即属于此类。 图1 动铁心式弧焊变压器结构 铁心Ⅱ可以移动，进出于铁心I的窗口(在图中是垂直于纸面移动)以调节漏磁，从而可以获得不同的下降外特性。 (2)动线圈式通过增大一、二次恻绕组之间距离来增强漏磁，改变绕组之 间距离来调节。BX3系列弧焊变压器属于此类。 图2 动线圈式弧焊变压器结构示意图 ，调节通过改变变压器绕组1（下部）和绕组2（上部）之间的距离δ 12 漏磁通的大小，从而改变漏抗值的大小，可以获得不同的下降外特性。(3)抽头式也是将一、二次绕组分开来增加漏磁，通过绕组抽头来改变绕 组匝数以调节楼抗。BX6-120型弧焊变压器属于此类。
大学物理 学习指南
学习指南 1、物理实验课的教学目的 大学物理实验教学目的与中学阶段的物理实验教学有着本质的不同。“大学物理实验”是一门独立的基础课程，它不是“大学物理学”的分支或组成部分。虽然物理实验必须以物理学的理论为基础，运用物理学的原理进行实验或研究，但是“大学物理实验”又独立于“大学物理学”，它不是以验证物理定律、加强理解物理规律为主要目的的，分散的力、热、电、磁、光实验的堆切，而是以物理实验的基本技术或基本物理量的测量方法为主线，再贯穿以现代误差理论，现代物理实验仪器设备、器件的原理、使用方法，构建成一个完整的，但又不断发展的课程体系框架。其教学目的如下： （１）掌握基本物理量的各种测量方法，学会分析测量的误差，学会基本的实验数据处理方法，能正确的表达测量结果，并对测量结果进行正确的评价（测量不确定度）。 （２）掌握物理实验的基本知识、基本技能，常用实验仪器设备、器件的原理及使用方法，并能正确运用物理学理论指导实验。 （３）培养、提高基本实验能力，并进一步培养创新能力。基本实验能力是指能顺利完成某种实验活动（科研实验或教学实验）的各种相关能力的总和，主要包括： 观察思维能力──在实验中通过观察分析实验现象，并得出正确规
律的能力。 使用仪器能力──能借助教材或仪器使用说明书掌握仪器的调整和使用方法的能力。 故障分析能力──对实验中出现的异常现象能正确找出原因并排除故障的能力。 数据处理能力──能正确记录、处理实验数据，正确分析实验误差的能力。 报告写作能力──能撰写规范、合格的实验报告的能力。 初步实验设计能力──能根据课题要求，确定实验方案和条件，合理选择实验仪器的能力。 （４）培养从事科学实验的素质。包括理论联系实际和实事求是的科学作风；严肃认真的工作态度；吃苦耐劳、勇于创新的精神；遵守操作规程，爱护公共财物的优良品德；以及团结协作、共同探索的精神。 2、大学物理实验课的基本程序 实验课与理论课不同，它的特点是同学们在教师的指导下自己动手，独立完成实验任务，通常每个实验的学习都要经历三个阶段。 （１）实验的准备 实验前必须认真阅读讲义，做好必要的预习，才能按质按量按时完成实验。同时，预习也是培养阅读能力的学习环节。预习时要写预习报告，预习报告包括以下内容：
国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案电磁学
国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案电磁学
实验十一 学习使用数字万用表 【思考题参考答案】 1．调节电阻箱的电阻为500和5时，电阻的误差是多大？ 答：以0.1级为例，以每个接点的接触电阻按0.002为例。 对于500 电阻从0和9999接线柱输出，误差为 Ω=?+?=?512.0002.06%1.0500R 对于5电阻从0和9.9接线柱输出，误差为 Ω=?+?=?009.0002.02%1.05R 2．电源电压为110V 。是否能够只用一个电阻箱控制，得到0.5A 的电流？ 答：若只用一个电阻箱控制，所需电阻为Ω2205.0110==R 。这需要电阻箱的100?R 档，此档允许电流为0.05A ，实际电流大于额定电流，不能使用。 3．对于一块四位半的数字万用电表的直流电压200mV 量程，可能出现的最大数字是多少？最小分辨率是多少？ 答：最大数字为199.99mV 。最小分辨率为0.01mV 。 4．使用数字万用电表的直流电压2V 量程测量直流电压，测量值为 1.5V ，测量误差为多少？如果测量值为0.15V ，测量误差为多少？如果换用200mV 量程测量直流电压0.15V ，误差为多少？ 答：我们以0.5级的三位半表为例，()一个字+±=?x U U %5.0。 2V 量程测量直流电压1.5V 时 ()mV mV V U 5.815.1%5.0±=+?±=? 2V 量程测量直流电压0.15V 时()mV mV V U 8.1115.0%5.0±≈+?±=? 200mV 量程测量直流电压0.15V 时
()mV mV mV U 9.01.0150%5.0±≈+?±=? 可见，测量小电压尽量选用低量程档。 5．为什么不宜用数字万用电表的电阻档测量表头内阻？ 答：数字万用电表电阻档内置9V 电池，而微安表头内阻在 左右。这样测经过表头的电流估计为mA A 5.40045.020009==，这个电流远大于微安表头的满量程电流。 6．为什么不能用数字万用电表的电阻档测量电源内阻？ 答：电阻档的使用条件是被测电阻中无电流经过，或者被测电阻两端无电压。对电源内阻来说，一旦用电阻档测量，电源就为内阻提供了电流，这样容易烧毁电表。 实验十二 制流和分压电路 【思考题参考答案】 1．在连接分压电路时，有人将电源的 正、负极经过开关分别连到变阻器的一个 固定端和滑动端。这种连接方法对么？会 有什么问题？ 答：电路如图，这种连接方法不对。这种电路负载电阻被短路不会分压。 2．有一分压电路如图（实验的那个电路），负载电阻Ω=k R L 1.5，电压表内阻为Ω=k R V 10，变阻器电阻为0R 。 （1）若希望分压均匀，应选择哪种规格的变阻器？ （a ）A 1,5Ω；（b ）A 5.0,100Ω（c ）A 2.0,1000Ω E K A B C R
手工电弧焊实训指导书
手工电弧焊 实 训 指 导 书
焊条电弧焊安全操作规程 1、一般情况下的安全操作规程 （1）做好个人防护。焊工操作时必须按劳动保护规定穿戴防护工作服、绝缘鞋和防护手套，并保持干燥和清洁。焊接时必须使用电弧焊专用面罩，保护眼睛和脸部，同时注意避免弧光伤害他人。 （2）焊接工作前，应先检查设备和工具是否安全可靠。不允许未进行安全检查就开始操作。 （3）焊工在更换焊条时一定要戴电焊手套，不得赤手操作。在带电情况下，不要将焊钳夹在腋下而去搬动焊件或将电缆线绕挂在脖颈上。 （4）在特殊情况下（如夏天身上大量出汗，衣服潮湿时），切勿依靠在带电的工作台、焊件上或接触焊钳等，以防发生事故。在潮湿地点焊接作业；地面上应铺上橡胶板或其他绝缘材料。 （5）焊工推拉闸刀时，要侧身向着电闸，防止电弧火花烧伤面部。 （6）下列操作应在切断电源开关后才能进行：改变焊机接头；更换焊件需要改接二次线路；移动工作地点；检修焊机故障和更换熔断丝。 （7）焊机安装、修理和检查应由电工进行，焊工不得擅自拆修。 （8）焊接前，应将作业现场10m以内的易燃易爆物品清除或妥善处理，以防止发生火灾或爆炸事故。 （9）使用行灯照明时，其电压不应超过36V。 （10）清渣时要注意焊渣飞出方向，防止焊渣烫伤眼睛和脸部；焊件焊后要用火钳夹持，不准直接用手拿，并应放在边缘固定地方；电弧焊工作场所的通风要良好。 （11）焊条、工具要放在固定地点；焊完的焊条头不能超过40mm，并且不准乱扔，应丢在固定的角落，防止火灾和踩踏。 （12）工作完毕离开作业现场时须切断电源，清理好现场，特别是焊把线、搭铁线，应盘放整齐，防止留下事故隐患。 2、设备的安全检查 （1）设备安全检查的必要性 焊接工作前，应先检查焊机和工具是否安全可靠，这是防止触电事故及其他设备事故的非常重要的环节。 （2）焊条电弧焊施焊前对设备检查的项目。 1）检查电源的一次、二次绕组绝缘与接地情况。应检查绝缘的可靠性、接线的正确性、电网电压与电源的铭牌吻合。 2）检查电源接地可靠性。 3）检查噪声和振动情况。 4）检查焊接电流调节装置的可靠性。 5）检查是否有绝缘绕损。 6）检查是否短路，焊钳是否放在被焊工件上。
物理实验习题与指导03
大学物理实验复习题 一、基础知识部分（误差与不确定度、数据处理、基本测量与方法） （一）问答题 1、什么叫测量、直接测量、间接测量？（看教材） 2、什么叫随机误差？随机误差的特点是什么？（看教材） 3、什么叫系统误差？系统误差的特点是什么？（看教材） 4、下列情况哪些是属于随机误差，哪些是属于系统误差？(从定义角度 考虑) （1）经校准的秒表的读数误差。 （2）在20℃下标定的标准电阻，在30℃下使用引起的误差。 （3）分光计实验中的偏心误差。 （4）千分尺的“零点读数不为零”引起的误差。 （5）读仪表时的视差。 （6）因为温度的随机变化所引起的米尺的伸缩，而用该米尺测长所引起的误差。 （7）水银温度计毛细管不均匀。 （8）仪表的零点不准。 5、什么叫误差、绝对误差、相对误差、视差、引用误差、回程误差、 偏差、残差、示值误差、读数误差、估读误差、标准差？（查相关资料一般了解） 6、误差的绝对值与绝对误差是否相同？未定系统误差与系统不确定度 是否相同？（从定义出发） 7、什么叫不确定度、A类不确定度、B类不确定度？（从定义出发） 8、不确定度与不准确度是否相同？（看教材一般了解） 9、什么叫准确度、正确度、精密度？（从打靶角度分析） 10、对某量只测一次，标准误差是多少？（不变） 11、如何根据系统误差和随机误差相互转化的特点来减少实验结果的误 差？（如测金属丝的平均直径和直径的平均值） 12、测量同一玻璃厚度，用不同的测量工具测出的结果如下，分析各值 是使用哪些量具测量的？其最小分度值是多少？（自做答案） （1）2.4mm (2)2.42mm (3)2.425mm 13、有一角游标尺主尺分度值为1°，主尺上11个分度与游标上12个 分度等弧长，则这个游标尺的分度值是多少？（参考游标卡尺原理）
建筑物理实验指导书(电子版)
河南理工大学 建筑物理实验指导书 闫海燕职晓晓编 光 班级： 学号： 姓名： 建筑与艺术设计学院建筑物理实验室
2011年3月
目录 学生试验守则 (2) 第一篇建筑热工学实验 实验一室内外热环境参数的测定 (3) 实验二建筑日照实验 (5) 第二篇建筑光学实验 实验三照明模型试验 (7) 实验四天然采光模型试验 (9) 第三篇建筑声学实验 实验五驻波管法测定吸声材料的吸声系数 (12) 实验六环境噪声测量 (14)
建筑物理实验室学生实验守则 一、要按时进入实验室并签到，迟到15分钟禁止实验。 二、实验前必须认真预习实验指导书，写出预习报告（包括：实验题目、实验目的、实验原理和操作步骤），回答指导教师的提问，否则应重新预习，经指导教师认可后方能进行实验。 三、进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准穿拖鞋、短裤和背心，不准抽烟，不准随地吐痰和乱扔废物，保持实验室和仪器设备的整齐清洁。 四、做实验时要严格遵守实验室的各项规章制度和仪器设备操作规程，服从指导教师和实验技术人员的指导，按要求进行实验操作，如实记录实验中观察到的现象和结果，不得弄虚作假。 五、要爱护仪器设备及实验室内其它设施，节约使用材料。使用前要仔细检查仪器设备，认真填写使用情况登记表，发现问题应及时报告。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，对不听劝阻造成仪器设备损坏者，按学院有关规定进行处理。 六、实验中要注意安全，避免发生人身事故，防止损坏仪器设备，若出现问题，应立即切断电源，保护现场，并迅速报告指导教师，待查明原因排除故障后方可继续实验。
七、实验结束后要如实填写“实验仪器设备使用记录”。经实验室工作人员检查仪器设备、工具、材料无误后方可离开，严禁擅自将实验室任何物品带走。 八、值日人员要认真打扫卫生，养成良好的卫生习惯。 九、学生应认真按时完成实验报告，对实验指导教师批发的报告要认真改正。实验报告交实验指导教师留存。 十、课外到实验室做实验，须经实验室主任同意。 十一、学生因病、事假缺实验者，可凭假条找任课教师补做实验。因旷课缺实验者，必须写出检查，经辅导员签字同意后，方可补做实验。 十二、学生未完成实验室安排的全部实验无权参加最后考试。 第一篇建筑热工学实验 实验一：室内外热环境参数的测定 指导老师：同组者姓名：实验日期：年月日一.实验目的： 二．实验设备 温湿度计 热舒适度仪 自动气象及生态环境监测系统
DH4518交流电桥的原理和应用(实验指导书) 大学物理实验
当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 U ac =U ad U cb =U db 即I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3两式相除有3 344221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得 I 1=I 2，I 3=I 4 所以Z 1Z 3=Z 2Z 4（1） 上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘积相等。 由图1可知，若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成，则 Z x =3 2Z Z Z 4当其他桥臂的参数已知时，就可决定被测阻抗Z x 的值。 二、交流电桥平衡的分析 下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。 在正弦交流情况下，桥臂阻抗可以写成复数的形式 Z=R+jX=Ze jφ 若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示，则可得 Z 1e jφ1·Z 3e jφ3=Z 2e jφ2·Z 4e jφ4 即Z 1·Z 3e j(φ1+φ3)=Z 2·Z 3e j(φ2+φ4) 根据复数相等的条件，等式两端的幅模和幅角必须分别相等，故有Z 1Z 3=Z 2Z 4 φ1+φ3=φ2+φ4上面就是平衡条件的另一种表现形式，可见交流电桥的平衡必须满足两个条件：一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。 由式（2）可以得出如下两点重要结论。 1、交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗 如果用任意不同性质的四个阻抗组成一个电桥，不一定能够调节到平衡，因此必须把电桥各元件的性质按电桥的两个平衡条件作适当配合。 在很多交流电桥中，为了使电桥结构简单和调节方便，通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。 ) 2(
普通地质学实验指导书2
普通地质学》实验指导书 实习一矿物的物理性质 目的：通过认识矿物加强对地壳组成物质的感性认识。 要求： 1 在老师的带领下观察矿物的形态及几种物理性质，为认识矿物打基础； 2 由学生独自鉴定和描述几种常见矿物的特征 内容：观察矿物的单体形态，集合体形态，颜色，条痕色，光泽，硬度，解理，断口，比重，磁性等物理性质。 实验用品：矿物标本，小刀，放大镜，盐酸，瓷板，马蹄形磁铁实验步骤： 1 观察矿物的形态 1．矿物单体的形态：一向延长——柱状或针状二向延长——板状或片状三向延长— —立方体或八面体等。 2．矿物集合体的形态：矿物单体如为一向伸长——集合体常为纤维状或毛发状；矿物单体如为二向伸长 ——集合体常为鳞片状；矿物单体如为三向伸长——集合体常为粒状或块状 特殊形态的集合体： (1)放射状：长柱状或针状矿物以一点为中心向四周呈放射状排列，形似菊花。 (2)晶簇：在岩石裂隙或空洞中生长的昌形完整的晶体群。 (3)鲡状和豆状：由矿物的圆球所组成的集合体，圆球内部有同心圆构造，大小似鱼卵者称为鲡状；大 小如豆者称为豆状。 (4)钟乳状：形似冬季屋檐下凝结之冰锥，横切面呈圆形，内部具有同心层状构造，有时还兼有放射状构 造。 (5)葡萄状、肾状和结核状：形似葡萄者称为葡萄状，形如肾者称为肾状。其内部均具有同心层状及放射 状构造。不规则的球形或椭球形者称为结核状，其内部有时有同心层状或放射状构造。 2 观察矿物的光学性质 1.透明度：矿物透过可见光的能力矿物薄片能透过光线者，称为透明矿物；基本上不能透过光线者，称 为不透明矿物。广义地说，所有非金属矿物都是透明矿物，所有金属矿物都是不透明矿物2．光泽：矿物对可见光的反射能力。根据反射能力的强弱可分为： (1)金属光泽：反射很强，类似镀有铬的金属平滑表面的反射光。 (2)半金属光泽：反射较强，似一般金属的反射光。金属光泽与半金属光泽系不透明矿物的特征。 (3)非金属光泽：透明矿物所具有的光泽，可以进一步区分为玻璃光泽，珍珠光泽，树脂光泽，金刚光 泽，油脂光泽，丝绢光泽等。 3.颜色与条痕：颜色是鉴定矿物的重要依据。某些矿物常常由于外来原因呈现出不很固定的颜色，如纯 净的石英为无色，由于混有杂质等原因也可呈现各种颜色，许多透明矿物均具有这一特点。 条痕是矿物粉末的颜色。它对于某些金属矿物具有重要的鉴定意义，如赤铁矿可呈赤红、 铁黑或钢灰等色，而它的条痕恒为樱红色 透明矿物的条痕都是白色或近于白色，无鉴定意义。 3观察矿物的力学性质 1?硬度：在肉眼鉴定中，主要指矿物抵抗外力刻划的能力。通常用摩氏硬度计作为标准进行测量。测定某矿物的硬度，只须将该矿物同硬度计中的标准矿物相互刻划，进行比较即可。如某矿物能刻划方解石，又能被萤石划破，则该矿物的硬度介于3+ — 4。 通常还可用其它简便工具代替硬度计中的矿物。如指甲的硬度约为2-2.5，铜钥匙为3, 小钢刀为5-5.5，玻璃为6。