液体表面张力系数测定实验报告液体表面系数实验报告.pdfVIP

液体表面张力系数的测量 【实验目的】 1、 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 器的灵敏度 2 、 了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使 用方法，并用它测量纯水表面张力系数。 3、 观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象，并 用物理学概念和定律进行分析研究，加深对物理规律的认识 4 、 掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法，学会用毛细管测定 液体的表面张力系数。 5、 利用现有的仪器，综合应用物理知识，自行设计新的实验内容。 【实验原理】 一、拉脱法测量液体的表面张力系数 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，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到 一个最大值 F （当超过此值时，液膜即破裂），则 F 应是金属圆环 重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。由于液膜有两个表 面，若每个表面的力为f  L （L 为圆形液膜的周长），则有 F  mg  2 L （2 ） 所以 F  mg   2L （3 ） 1 , 圆形液膜的周长L 与金属圆环的平均周长L 相当，若圆环的内、外直 径分别为D D 。则圆形液膜的周长 1, 2 L ≈L ’= （D +D ）/2 1 2 （4 ） F  mg   将（4 ）式代入（3 ）式得   D  D  （5 ） 1 2 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 U  K F （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表面张力系数 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，液体会在管内上升一定高度。而 当接触角大于 90 °时，液体在管内就会下降。这种现象被称为毛细 现象。 本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。如图 2 所示，f 2 为表面张力，其方向沿着凹球面的切线方向，大小为 f  2 r ，其 中 r 为毛细管的内孔半径。设 为接触角（与液体和管壁材料的性 质有面的部关），凹球面的半径为R ，由图 2