液体表面张力系数测定实验报告-液体表面系数实验报告.doc

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液体外表力系数的测量
【实验目的】
掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法，并计算该传感器的灵敏度
了解拉脱法测液体外表力系数测定仪的构造、测量原理和使用方法，并用它测量纯水外表力系数。
观察拉脱法测量液体外表力系数的物理过程和物理现象，并用物理学概念和定律进展分析研究，加深对物理规律的认识
掌握读数显微镜的构造、原理及使用方法，学会用毛细管测定液体的外表力系数。
利用现有的仪器，综合应用物理知识，自行设计新的实验容。
【实验原理】
一、拉脱法测量液体的外表力系数
把金属片弯成如图 1〔a〕所示的圆环状，并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上，如图 1〔b〕所示，然后把它浸到待测液体中。当缓缓提起测力计〔或降低盛液体的器皿〕时，金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜，由于外表力的作用，测力计的读数逐渐到达一个最大值 F〔当超过此值时，液膜即破裂〕，那么 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的外表力之和。由于液膜有两个外表，假设每个外表的力为〔为圆形液膜的周长〕，那么有
〔2〕
所以
〔3〕
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圆形液膜的周长L与金属圆环的平均周长相当，假设圆环的、外直径分别为。那么圆形液膜的周长
L≈L’=〔D1+D2〕/2 〔4〕
将〔4〕式代入〔3〕式得 〔5〕
硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥。当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正比。即 〔6〕
式中，ΔF 为外力的大小；K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，单位为 V/N；ΔU 为传感器输出电压的大小。
二、毛细管升高法测液体的外表力系数
1一只两端开口的均匀细管〔称为毛细管〕插入液体，当液体与该管润湿且接触角小于90°时，液体会在管上升一定高度。而当接触角大于 90°时，液体在管就会下