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仿真實驗報告(推薦5篇)

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簡介:寫寫幫文庫小編為你整理了多篇相關的《仿真實驗報告》,但愿對你工作學習有幫助,當然你在寫寫幫文庫還可以找到更多《仿真實驗報告》。

第一篇:仿真實驗報告

大學物理仿真實驗報告——塞曼效應 一、實驗簡介 塞曼效應就是物理學史上一個著名得實驗。荷蘭物理學家塞曼(Zeeman)在 1896 年發現把產生光譜得光源置于足夠強得磁場中,磁場作用于發光體,使光譜發生變化,一條譜線即會分裂成幾條偏振化得譜線,這種現象稱為塞曼效應。

塞曼效應就是法拉第磁致旋光效應之后發現得又一個磁光效應。這個現象得發現就是對光得電磁理論得有力支持,證實了原子具有磁矩與空間取向量子化,使人們對物質光譜、原子、分子有更多了解.塞曼效應另一引人注目得發現就是由譜線得變化來確定離子得荷質比得大小、符號。根據洛侖茲(H、A、Lorentz)得電子論,測得光譜得波長,譜線得增寬及外加磁場強度,即可稱得離子得荷質比.由塞曼效應與洛侖茲得電子論計算得到得這個結果極為重要,因為它發表在J、J 湯姆遜(J、J Thomson)宣布電子發現之前幾個月,J、J 湯姆遜正就是借助于塞曼效應由洛侖茲得理論算得得荷質比,與她自己所測得得陰極射線得荷質比進行比較具有相同得數量級,從而得到確實得證據,證明電子得存在。

塞曼效應被譽為繼 X 射線之后物理學最重要得發現之一。

1902 年,塞曼與洛侖茲因這一發現共同獲得了諾貝爾物理學獎(以表彰她們研究磁場對光得效應所作得特殊貢獻).至今,塞曼效應依然就是研究原子內部能級結構得重要方法。

本實驗通過觀察并拍攝Hg(546、1nm)譜線在磁場中得分裂情況,研究塞曼分裂譜得特征,學習應用塞曼效應測量電子得荷質比與研究原子能級結構得方法。

二、實驗目得 1、學習觀察塞曼效應得方法觀察汞燈發出譜線得塞曼分裂; 2、觀察分裂譜線得偏振情況以及裂距與磁場強度得關系;3、利用塞曼分裂得裂距,計算電子得荷質比數值。

三、實驗原理 1、譜線在磁場中得能級分裂 設原子在無外磁場時得某個能級得能量為,相應得總角動量量子數、軌道量子數、自旋量子數分別為。當原子處于磁感應強度為得外磁場中時,這一原子能級將分裂為層。各層能量為

(1)其中為磁量子數,它得取值為,、、、,共個;為朗德因子;為玻爾磁矩();為磁感應強度。

對于耦合(2)假設在無外磁場時,光源某條光譜線得波數為

(3)

式中 為普朗克常數;為光速。

而當光源處于外磁場中時,這條光譜線就會分裂成為若干條分線,每條分線波數為別為 hc B g M g M E EhcB? ? ? ? ? ?)

()

(1 1 2 2 0 1 2 0 0~1~ ~ ~ ~? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

所以,分裂后譜線與原譜線得頻率差(波數形式)為

(4)式中腳標 1、2 分別表示原子躍遷后與躍遷前所處在得能級,為洛倫茲單位(),外磁場得單

位為(特斯拉),波數得單位為。

得選擇定則就是:時為 成分,就是振動方向平行于磁場得線偏振光,只能在垂直于磁場得方向上才能觀察到,在平行于磁場方向上觀察不到,但當時,得躍遷被禁止;時,為成分,垂直于磁場觀察時為振動垂直于磁場得線偏振光,沿磁場正方向觀察時,為右旋偏振光, 為左旋偏振光.若躍遷前后能級得自旋量子數都等于零,塞曼分裂發上在單重態間,此時,無磁場時得一條譜線在磁場作用下分裂成三條譜線,其中對應得仍然就是態,對應得就是態,分裂后得譜線與原譜線得波數差.這種效應叫做正常塞曼效應。

下面以汞得譜線為例來說明譜線得分裂情況.汞得波長得譜線就是汞原子從到能級躍遷時產生得,其上下能級得有關量子數值與能級分裂圖形如表 1—1 所示。

表 1—1 原子態符號

0 1 1 2 1、0、—1 2、0、—2 1 2 2 3/2 2、1、0、—1、—2 3、3/2、0、-3/2、—3 可見,得一條譜線在磁場中分裂成了九條譜線,當垂直于磁場方向觀察時,中央三條譜線為成分,兩邊各三條譜線為成分;沿磁場方向觀察時,成分不出現,對應得六條線分別為右旋與左旋偏振光。

2、法布里—珀羅標準具 塞曼分裂得波長差很小,波長與波數得關系為,若波長得譜線在得磁場中,分裂譜線得波長差約只有。因此必須使用高分辨率得儀器來觀察。本實驗采用法布里—珀羅()標準具。

標準具就是由平行放置得兩塊平面玻璃或石英玻璃板組成,在兩板相對得平面上鍍有高反射率得薄銀膜,為了消除兩平板背面反射光得干涉,每塊板都作成楔形。由于兩鍍膜面平行,若使用擴展光源,則產生等傾干涉條紋。具有相同入射角得光線在垂直于觀察方向得平面上得軌跡就是一組同心圓.若在光路上放置透鏡,則在透鏡焦平面上得到一組同心圓環圖樣.

在透射光束中,相鄰光束得光程差為

(5)

(6)

產生亮條紋得條件為

(7)

式中為干涉級次;為入射光波長.我們需要了解標準具得兩個特征參量就是 1、自由光譜范圍(標準具參數)

或同一光源發出得具有微小波長差得單色光與(),入射后將形成各自得圓環系列。對同一干涉級,波長大得干涉環直徑小,所示。如果與得波長差逐漸加大,使得得第級亮環與得第()級亮環重合,則有

(8)

得出

(9)由于大多數情況下,(8)式變為 并帶入(9)式,得到

(10)

它表明在中,當給定兩平面間隔后,入射光波長在間所產生得干涉圓環不發生重

疊.2、分辨本領

定義為光譜儀得分辨本領,對于標準具,它得分辨本領為

(11)為干涉級次,為精細度,它得物理意義就是在相鄰兩個干涉級之間能分辨得最大條紋數。依賴于平板內表面反射膜得反射率。

(12)

反射率越高,精細度就越高,儀器能分辨開得條紋數就越多。

利用標準具,通過測量干涉環得直徑就可以測量各分裂譜線得波長或波長差。參見圖2,出射角為得圓環直徑與透鏡焦距間得關系為 ,對于近中心得圓環很小,可以認為,于就是有

(13)

代入到(7)式中,得

(14)

由上式可推出同一波長相鄰兩級與級圓環直徑得平方差為

(15)

可以瞧出,就是與干涉級次無關得常數.設波長與得第級干涉圓環直徑分別為與,由(14)式與(15)式得

得出 波長差

(16)波數差

(17)3、用塞曼效應計算電子荷質比 對于正常塞曼效應,分裂得波數差為

代入測量波數差公式(17),得

(18)

若已知與,從塞曼分裂中測量出各環直徑,就可以計算出電子荷質比。

四、實 驗內容 通過觀察綠線在外磁場中得分裂情況并測量電子荷質比。

1、在顯示器上調整并觀察光路。

實驗裝置圖

標準具光路圖(1)、在垂直于磁場方向觀察與紀錄譜線得分裂情況,用偏振片區分成分與成分,改變勵磁電流大小觀察譜線分裂得變化,同時觀察干涉圓環中成分得重疊.(2)、在平行于磁場方向觀察與紀錄譜線得分裂情況及變化。

(3)、利用計算機測量與計算電子得荷質比,打印結果。

五、實驗結果 經過測量可得

=154、0mm

=166、0mm

Dk=166、0mm

Dk—1=257、0mm

Dk’=154、0mm

Dk-1′=252、5mm

帶入上述公式可得電子得荷質比

取二者平均值得

實驗誤差 E=(1、72—1、64)/1、76=4、7% 六、誤差分析 1.測量磁場時霍爾元件可能未與磁場完全垂直而導致測量得磁場偏小而導致結果偏大.2.未能給出法珀腔介質折射率而就是使用 n=1 代替而導致結果偏大。

3.在圖上找圓心時不夠準確而導致誤差.4.汞燈放置位置不一定就是垂直得,因此光線方向分量有誤差。

七、思考題 1、如何鑒別 F-P 標準具得兩反射面就是否嚴格平行?如發現不平行應該如何調節?例如,觀察到干涉紋從中心冒出來,應如何調節? 答:實驗時當眼睛上下左史移動時候,圓環無吞吐現象時說明 F—P標準具得兩反射面基本平行了.當發現不平衡時,利用標準具上得三個旋鈕來調節水平。如果當眼睛向某方向移動,觀察到干涉紋從中心冒出來時,由干涉公式可得該處得等傾干涉條紋所對應得厚度較大。此時應調節旋扭減小厚度;相反若干涉條紋有吞吐現象則條紋得級數在減小,那么該處得等傾條紋對應得厚度較小,此時應調節旋扭增加厚度。最后直至干涉條紋穩定,無吞吐現象發生.2、已知標準具間隔圈厚度 d=5mm,該標準具得自由光譜范圍就是多大?根據標準具自由光譜范圍及 546、1nm 譜線在磁場中得分裂情況,對磁感應強度有何要求?若 B=0、62T, 分裂譜線中哪幾條將會發生重疊? 標準具厚度 d=5mm

自由光譜范圍 ,所用得 Hg 燈λ=546、1n m,故

Δλ=1、065A、故磁感應強度應大于 0、72T,若B=0、62T,中間得三條譜線將發生重疊.3、沿磁場方向觀察,Δm=1 與Δm=-1得躍遷各產生那種圓偏振光?用實驗現象說明。

時,在垂直于磁場方向觀察到得都就是電矢量垂直于磁場得線偏振光,在平行于磁場方向上觀察到得都就是圓偏振光.這兩個輻射分量被稱為線。并且,當時,迎著或逆著磁場方向分別觀察到右旋或左旋前進得圓偏振光,這個分量被稱為線;當時,迎著或逆著磁場方向分別觀察到左旋或右旋前進得圓偏振光,這個分量被稱為線、結果如下:

第二篇:仿真實驗報告

仿真軟件實驗

實驗名稱:基于電滲流的微通道門進樣的數值模擬

實驗日期:2013.9.4一、實驗目的1、對建模及仿真技術初步了解

2、學習并掌握Comsol Multiphysics的使用方法

3、了解電滲進樣原理并進行數值模擬

4、運用Comsol Multiphysics建立多場耦合模型,加深對多耦合場的認識

二、實驗設備

實驗室計算機,Comsol Multiphysics 3.5a軟件。

三、實驗步驟

1、建立多物理場操作平臺

打開軟件,模型導航窗口,“新增”菜單欄,點擊“多物理場”,依次新增:“微機電系統模塊/微流/斯 托 克 斯 流(mmglf)”

“ACDC模塊/靜態,電/傳導介質DC(emdc)”

“微 機 電 系 統 模 塊/微流/電動流(chekf)”

2、建立求解域

工作界面繪制矩形,參數設置:寬度6e-5,高度3e-6,中心(0,0)。復制該矩形,旋轉90°。兩矩形取聯集,消除內部邊界。5和9兩端點取圓角,半徑1e-6。求解域建立完畢。

3、網格劃分

菜單欄,網格,自由網格參數,通常網格尺寸,最大單元尺寸:4e-7。

4、設置求解域參數

求解域模式中,斯托克斯流和傳導介質物理場下參數無需改動,電動流物理場下,D各向同性,擴散系數1e-8,遷移率2e-11,x速度u,y速度v,勢

能V。

5、設置邊界條件

mmglf—入口1和7邊界“進口/層流流進/0.00005”

出口5和12邊界“出口/壓力,粘滯應力/0”;

emdc—入口1和7邊界“電位能/10V”

出口5和12邊界“接地”

其余邊界“電絕緣”;

chekf—入口1“濃度/1”,7“濃度/0”

出口5和12“通量/向內通量-nmflux_c_chekf”

其余邊界“絕緣/對稱”。

6、樣品預置

(1)求解器參數默認為穩態求解器,不用修改。

(2)求解器管理器設置求解模式:初始值/初始值表達式,點變量值不可解和線

性化/從初始值使用設定。

(3)首先求解流體,對斯托克斯流求解,觀察求解結果,用速度場表示。

(4)再求解電場,改變求解模式,點變量值不可解和線性化/當前解,對傳導介

質DC求解,觀察求解結果,用電位能表示。

(5)再求解電動流,不改變求解模式,觀察求解結果,用電動流濃度表示。

7、樣品上樣

(1)改變emdc進口,邊界7電位能由10改為3。對傳導介質DC求解,結果用

電位能表示。

(2)改變chekf進口,7邊界改為“通量/向內通量-nmflux_c_chekf”

;求解域

中x速度和y速度改為0去除載流作用;求解器設置改為瞬態求解器,時間改為“0:0.00001:0.00001”。求解模式全部使用當前解,對電動流求解,結果用濃度表示。

再求兩次解,完成上樣。

8、分離樣品

(1)改變chefk進口,7邊界“濃度/0”,1邊界“濃度/-nmflux_c_chekf”。

(2)改變cmdc進口,7邊界“電位能/10”,1邊界“電位能/3”。

(3)重新求解電場。求解模式為初始值表達式和當前解,對傳到介質DC求解,結果用電位能表示。

(4)樣品分離求解。求解模式全部為當前解,對電動流求解,結果用濃度表示。

四、實驗結果

五、討論

在本次試驗中,每一步操作都必須嚴格正確,而且參數的把握也一定要

到位,只有對每一步的設置做到精確無誤,才能保證最后的實驗結果。我在樣品上樣時一直未能獲得良好的上樣結果,發現對瞬態求解器的時間比例進行修改,可以獲得良好上樣結果,同時,在樣品分離改變chefk左進口濃度時發現修改數值導致結果錯誤,遂未修改濃度,得到了正確結果。因此,一定要在實驗時對參數正確設置。

通過對仿真實驗課程的學習,及本次試驗,我體會到仿真技術對于實驗的幫助非常巨大,使得實驗室進行的許多實驗可以通過計算機模擬直接完成,節省了資源消耗,并極大地提高了實驗效率。本課程的學習也讓我了解到了仿真及建模技術的要領。我也基本掌握了Comsol Multiphysics

這款軟件,我相信在今后我會將我對本課程的學習運用到實際中。

第三篇:外貿仿真實驗報告

外貿仿真實驗報告

姓名:漆凱

學號:

班級:國貿

1140410242 11402班

2014-2015第一學期

第一部分

第一次操作

就這樣的開始了仿真實驗課,有點措手不及,這次是寫一封建交函,無奈之下百度了一篇交了上去,肯定是按時提交的了。與標準答案一對,發現還是有點跑題了,最終還是默默地把范文看了幾遍,然后閃人。第二次操作

這次是報價核算,一看到那長串的公式我就有頭暈了,不過在我的堅持下,還是慢慢悠悠的做出來了,中間還請教老師了,后來咋對答案的過程中,發現公式自己用錯了,導致后面全錯,不得不又重來算一遍的。第三次操作

這次是完成一篇發盤函,心里就有點忐忑了,雖然上學期學過外貿函電了,但學的知識已經還給老師了,看來這次又得百度了。第四次操作

這次是做還價核算表,跟上次的價格核算表有點不同的是自己沒有心思做了,注意完全不在這個上面,也還是隨便寫了一次,然后就提交了。第五次操作

這次是寫一篇還盤,這次上課的時候看其他的視頻去了,可能是看得太嗨了,結果發現自己的作業還沒有提交了,老師已經把端口關閉了,唉,發現自己太悲劇了,只得接著看著自己的視頻,聽著音樂。第六次操作

這次完成的是成交核算的。這次我下定決心好好做,不懂的時候請問老師,或者百度一下,在我的堅持下,終于完成了這次的成交核算,滿懷欣喜打開答案的,結果發現無一錯誤的,當時真的很開心的,因為這次是我第一次做全對的,對我來說也是一次鼓舞的,怎能不高興了。第七次操作

關于成交簽約函,根據老師的指示,先對對方的訂單表示感謝,然后說明隨寄售貨確認書,并催促迅速會簽合同,寫的結構內容比較明確清晰。然后就是制作售貨確認書,對應相關內容填寫,填寫時遇到的問題就是要注意裝船日期的表達,弄清“before”“after”“end”表達的意思,這就要聯系國際結算學習到的內容,鞏固這方面的知識。第八次操作

對于信用證的理解,可以結合國際單據與結算去理解信用證相關的 第九次操作

要求根據審證的一般原則和方法對收到的信用證進行認真細致的審核,列明信用證存在的問題并陳述要求改證的理由 審核信用證的要點:檢查信用證的付款保證是否有效;檢查信用證的付款時間是否與有關合同規定相一致;檢查信用證受益人和開證人的名稱和地址是否完整和準確;檢查裝期的有關規定是否符合要求。逾信用證規定裝期的運輸單據將構成不符點,銀行有權不付款;檢查能否在信用證規定的交單期交單。如來證中規定向銀行交單的日期不得遲于提單日期后若干天,如果過了限期或單據不齊有錯漏,銀行有權不付款;檢查信用證內容是否完整;檢查信用證的通知方式是否安全、可靠;檢查信用證的金額、幣制是否符合合同規定;檢查信用證的數量是否與合同規定相一致;檢查價格條款是否符合合同規定;檢查貨物是否允許分批出運及是否允許轉運;檢查有關的費用條款;對某一問題有疑問,可以向通知行或付款行查詢,得到他們的幫助。

因此,在審核信用證時,應嚴格按照相關條款進行審核,確保信用證準確無誤。第十次操作

根據操作九的參考答案,找出信用證的錯誤,修改信用證的錯誤相應容易一點了,修改過程中,修改的語句還不夠圓潤,有待提高。第十一次操作

履約明細集中顯示了或、證、運的詳細信息,形成了出口商日后憑以履行合同的依據。第十二次操作

這一操作中,訂艙文件主要包括:出口貨物訂艙委托書、商業發票、裝箱單。這一過程需要仔細閱讀信用證,并弄懂內容,找到相關內容填制單據。面對那冗雜的信用證,需要耐著性子一字一句閱讀下去,稍微粗心一點就會把內容填錯。查找相關資料比較繁雜,除了細心,還需要盡量地記住信息,準確地定位,花的時間也比較長。與參考答案對比以后,發現只顧著填寫數據,遺漏了一些英文總結性的信息。第十三次操作

出口商填制“出境貨物報檢單”,隨附商業發票、裝箱單,向出入境檢驗檢疫機構辦理貨物出境報檢手續。第十四次操作

要求以CIF條件成交的出口貨物訂妥艙位、向海關申報出口的同時,應向保險公司辦理投保手續,根據投保單的基本規定認真填寫出口貨物投保單。第十五次操作

出口商最遲于貨物裝運前五天向出入境檢驗檢疫局申請辦理普惠制原產地證明,然后須根據要求真實完整準確地填制“普惠制原產地證明書申請書”一份、“普惠制原產地證明”一套,并隨附商業發票一份,至出入境檢驗檢疫局申請出證。第十六次操作 這次操作有兩份單據在操作十中已經做過,填制起來也比較簡單。根據商業發票和裝箱單,我很快的完成了出口貨物報關單的填制,注意到了之前的問題,填寫一些總結性的描述,如“total value”之類的,還有公司的簽署。第十七次操作

第二步是向進口商發出貨物裝運通知。首先對對方表示感謝,然后告知進口商貨物已經安全裝船,以及船號和起運時間,根據老師的建議,把所需要告知的內容逐條列出,這樣既不會遺漏也比較明晰。第十八次操作

這個操作感覺很難,很多信息在信用證上找不到,而是一系列的單據信息連接起來的,信息量比較多,耐性與專注力不夠,與參考答案對比發現自己還漏了很多票據上出現的錯誤,原因是自己對所學的知識還不能靈活運用,操作中也不夠仔細,專業知識不夠,需要多花點時間來做針對性的練習。第十九次操作

制作出口單據應注意:單證一致,議付單據必須嚴格按照有關信用證條款的要求填制;單單一致,各類議付單據之間必須保持一致,單據的填制還必須符合國家政府部門的規定;及時制單,單據的填制必須及時,以防信用證規定的交付期。第二十次操作

把所有有關的單據交上去

第二部分:課程建議

在老師的指導下,經過半學期的操作學習,我基本掌握了國際貿易的流程。在實際操作過程中,我對國際貿易的一些基本的知識有了更深刻的了解,通過操作,也讓我看到了自己的不足。另外,我個人認為,國際結算、進出口貿易實務和外貿仿真實驗這些課程聯系緊密,應該安排在一起,這樣不僅能提高教學效率,而且也能夠加強學生的外貿學習能力,提高相關業務水平。當然最重要的還是要靠自己。

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no later than five days prior to shipment for the GSP certificate of origin, and shall be completely and accurately fill in the “GSP certificate of origin application,” according to the requirements of a true “GSP certificate of origin ”set, and comes with a commercial invoice, to the CIQ application and certification.Operating16 There are two documents this operation has been done in the operating ten, fill them is relatively simple.According to the commercial invoice and packing list, I quickly finished the fill export goods declaration, noting that the previous question, fill out some summary description, such as, as well as the signing of the company's “total value” of the class.Operating17 The second step is to issue a notice of shipment to the importer.First thanked each other, and then inform the importer has safe shipment of goods, as well as boat number and departure time, according to the teacher's proposal to require informed of the contents of the itemized, so neither 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requirements.Operating20 All documents relating to pay up

Part two: curriculum recommendations

Under the guidance of the teacher, after a semester of action learning, I basically mastered the process of international trade.During the actual operation, I have some basic knowledge of international trade and have a deeper understanding, also let me see their shortcomings.In addition, in my view, international settlement, these Import and Export Business and foreign trade simulation experiment course closely, should schedule together, this will not only improve teaching efficiency, but also to enhance students’ learning ability in foreign trade, improving the level of related businesses.Of course, the most important thing is to rely on ourselves.

第四篇:物流仿真實驗報告

大型分揀系統

實驗內容:

一個大型分揀系統的空間布局如圖1所示。分揀系統的參數如下:(1)3種貨物A,B,C以正態分布函數normal(10,2)秒到達高層的傳送帶入口端。(2)3種不同的貨物沿一條傳送帶傳送,根據品種的不同由分揀裝置將其推入到3個不同的分揀道口,經各自的分揀通道到達操作臺。

(3)每個檢驗包裝操作臺需操作工1名,貨物經檢驗合格后打包,被取走。(4)每檢驗1件貨物占用時間為uniform(60,20)s。(5)每種貨物都可能有不合格產品。檢驗合格的產品放入箱籠;不合格的通過地面傳送帶送往檢修處進行修復;A的合格率為80%;B的合格率為85%;C的合格率為90%。

(6)如果該系統中合格的貨物被操作工放置在箱籠中,每累計20個打包送走。實驗步驟:

1、先拖入一個發生器,一個暫存區,一個分揀傳送帶。分別A連接,屬性設置如下所示:

2、在分揀傳送到前設置三條普通傳送帶,調整好布置,分別A連接,拖入三個處理器,分別與三條傳送帶A連。再拖入一個傳送帶,讓三個處理器與之分別A連,傳送帶接一個吸收器。各屬性圖如下:

ps:(題目中給出三個處理器有不同屬性配置,此處列舉出一個)

3、依次拉入三個操作員,三個暫存區,三個合成器,三個暫存區,以及一個屬性設置為打包的發生器。按題目要求的邏輯關系分別連接,其中,屬性設置如下:

4、做完以上步驟,得到如下模

5、經運行發現,三個傳送帶出現擁堵,如下圖,為改變這種現狀,特對系統進行優化,如下圖所示:、由圖可見,系統得擁堵現象消失了,模型完成。

第五篇:物理仿真實驗報告

物理仿真實驗報告

良導體熱導率的動態法測量

日期

年 月 日

姓名

學號

班級

學院

評分

教師簽名

實驗簡介:

在測量熱導率的實驗中,最普遍采用的方法是穩態法,即在保持被測樣品各點溫度不隨時間變化的情況下測量熱流,然后求出熱導率,這種方法實驗條件要求嚴格不易測準.而動態法就將難于測準的熱學量的測量轉變為容易測準的長度測量,從而顯著降低測量誤差.

實驗原理:

實驗采用熱波法測量銅、鋁等良導體的熱導率。簡化問題,令熱量沿一維傳播,周邊隔熱,如圖1所示。根據熱傳導定律,單位時間內流過某垂直于傳播方向上面積A的熱量,即熱流為為截面積,文中?T?x?p?t??kA?T?x(1),其中K為待測材料的熱導率,A是溫度對坐標x的梯度,負號表示熱量流動方向與溫度變化

?q?t?q?t?T?x22方向相反.dt時間內通過面積A流入的熱量dq=[()x?()x?dx]dt?kAdxdt

若沒有其他熱量來源或損耗,據能量守恒定律,dt時間內流入面積A的熱量等于溫度升高需要的熱量。dq=(c?Adx?T?t)dt,其中C,ρ分別為材料的比熱容與密度。所以任一時刻棒元熱?T?t?k?T?x22平衡方程為C?dxdx(2)由此可得熱流方程

?T?t=D

?T?x22(3)其中D=

kC?稱為熱擴散系數.式(3)的解將把各點的溫度隨時間的變化表示出來,具體形式取決于邊界條件,若令熱端的溫度按簡諧變化,即T=T0?Tmsin?t(4)其中Tm是熱端最高溫度,?為熱端溫度變化的角頻率。另一端用冷水冷卻,保持恒定低溫,則式(3)的解也就是棒中各點的溫度為??2DT=T0??x?Tmex?sin(?t??2Dx)(5), 其中T0是直流成分,是線性成分的斜率,從式(5)中可以看出:

1)熱端(x=0)處溫度按簡諧方式變化時,這種變化將以衰減波的形式在棒內向冷端傳播,稱為熱波.

2)熱波波速:V=2D?(6)3)熱波波長:??2?2D?(7)因此在熱端溫度變化的角頻率已知的情況下,只要測出波速或波長就可以計算出 D.然后再由D=2kC?2計算出材料的熱導率K.本實驗采用.式(6)可得V2?2kC??則k=VC?4?f?VC?4?T(8)其中,f、T分別為熱端溫度按簡諧變化的頻率和周期.實現上述測量的關鍵是:1)熱量在樣品中一維傳播.2)熱端溫度按簡諧變化.

實驗儀器:實驗儀器結構框圖見圖2(a),該儀器包括樣品單元,控制單元和記錄單元三大部分.實際儀器由兩種工作方式:手動和程控.他們都含樣品單元和控制單元,不同的只是記錄單元.前者用高精度x-y記錄儀,后者用微機實現對整個系統的控制、數據的采集、記錄和繪圖,儀器主機由用絕熱材料緊裹側表面的園棒狀樣品(實驗取銅和鋁兩種樣品)、熱電偶列陣(傳感器)、實現邊界條件的脈動熱源及冷卻裝置組成。

實驗操作:

1. 打開水源,從出水口觀察流量,要求水流穩定。2. 打開電源開關,主機進入工作狀態。3. “程控”工作方式。

實驗數據:

銅樣品:銅的比熱C:385

?K 密度?:8.92×103 Kg/m3

鋁樣品:鋁的比熱C:906J/Kg?K 密度?:2.702×103Kg/m3

思考題:

1.如果想知道某一時刻t時材料棒上的熱波,即T~t曲線,將如何做?請畫出大概形狀。答:觀察測量狀態顯示中的運行時間,到待測時間,恩下操作欄中的暫停鍵即可得到某時刻材料棒上的熱波。

2.為什么較后面測量點的T~t曲線振幅越來越小?

答:高次諧波隨距離快速衰減,所以較后面測量點的的T~t曲線振幅越來越小。

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