文档介绍：1
主要内容
一、基本知识点
二、实验仪器
三、实验原理
四、实验内容
五、实验现象的受力分析
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1. 液体表面
指液体与气体、液体与固体以及别种不相混合的
液体之间的界面。
一、基本知识点
2. 表面张力
液体的表面,由于
表面层(其厚度等于分子
的作用半径,约10-8 cm)
内分子的作用,存在着一
定的张力,称为表面张力。
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3. 浸润与不浸润现象
当液体和固体接触时,若
固体和液体分子间的吸引力大
于液体分子间的吸引力,液体
就会沿固体表面扩张,形成薄
膜附着在固体上,这种现象称
为浸润;反之为不浸润现象。
浸润情形
不浸润情形
接触角
浸润情形
不浸润情形
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4. 表面张力系数
想象在液面上划一条直线,表面张力就表现为直线
两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 f 存在于表面
层,方向恒与直线垂直,大小与直线的长度 L 成正比,
即
f =αL
式中α称为表面张力系
数,它等于沿液面作用在分
界线单位长度上的表面张力,
其单位为N·m-1。它的大小
与液体的成分、纯度、浓度
以及温度有关。
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二、实验仪器
1. 实验装置
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2. 硅压阻式力敏传感器的结构及原理
(1)传感器
传感器是将感受的物理量、化学量等信息,按一定的规律转换成便于测量和传输的信号的装置。电信号易于处理,所大多数的传感器是将是将物理量等信号转换成电信号输出的。
(2)结构简图
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(3)原理
△U=B· △F
式中: △F :外力的增量
B :传感器的灵敏度
△U :相应的电压改变量
灵敏度:传感器输出量增量与相应输入量增量之
比,单位为 mv/N。它表示每增加 1N 的
力,力敏传感器的电压改变量为 B mv。
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1. 拉脱法
测量一个已知周长的金属圆环或金属片从从待测液体
表面脱离时所需的拉力,从而求得该液体表面张力系数的
方法称为拉脱法。所需的拉力是由液体表面张力、环的内
外径及液体材质、纯度等因素决定。
2. 吊环法和吊片法比较
(1)吊环法:使用金属细线制成吊环时,在液膜被拉破的瞬
间接触角不接近于零,此时所测得的力是表面
张力向下的分量,因而所得表面张力系数误差
较大,必须用修正公式对测量结果进行修正。
三、实验原理
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(2)吊片法:虽然液膜被拉破的瞬间接触角趋近于零,
但在具体测量时,由于吊片在拉脱过程
中容易发生倾斜,实验时吊片的长度上限
为3—4cm,而在测量力时,则希望力大
一点,有利于提高测量精确度。
(3)片状吊环:新设计有一定厚度的片状吊环。经过对
不同直径吊环的多次试验,发现当调换
,在液膜被拉
破的瞬间液体与金属环之间的接触角接
近于零,此时接触面总周长约为20cm左
右。在保持接触角为零时,能得到一个
较大的待测力。
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3. 实验原理
使用片状吊环,在液膜拉破前瞬
间,考虑一级近似,认为液体的
表面张力为:
f = f1 + f2 = αл(D1+ D2)
这里α为表面张力系数,D1、
D2分别为吊环的外径和内径。
液膜拉破前瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前瞬间有:
F1 = mg + f1 + f2
此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比,有:
U1 = BF1