实验一固体导热系数的测量(没有).docx

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1、12级电科专业《专业实验》安排表（2015下半年）内容班级太阳能电池特性研究黄瑞强PN结特性叶会亮导热系数罗飞二阶电路邹文强电源特性邹文强声光电路黄瑞强数字万用表刘燕勇光电传感器刘志勇电科12112周32028周310111周32059周310316周310315周320713周320510周3303电科12213周32029周310112周32058周310315周310316周320714周320511周3303说明：14周3（上课时间为第14周星期3；上课地点为物理实验室103教室。）103每一时间

2、段实验为4学时，下午上课时间：14:30-17:30每次实验上课前需认真预习相关实验内容并写好预习报告每位学生准备8张16开实验报告纸，8张32开原始记录纸。讲义份数：导热系数？份,电源特性？份,声光电路？份。所开设实验的房间管理由各位老师自己承担。理学院物理实验室2015.09.06实验一固体导热系数的测量导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一

3、类是稳态法，另一类为动态法。用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。【实验目的】1、用稳态法测定出不良导体的导热系数，并与理论值进行比较。2、用稳态法测定良导体铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定良导体的导热系数存在较大实验误差的原因。【实验原理】根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为、的平行平面（设），若平面面积均为，

4、在时间内通过面积的热量满足下述表达式：(1)式中为热流量，即为该物质的热导率（又称作导热系数），在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是。图1为TC-3型导热系数测定仪中加热盘及待测样品等置放示意图。图中：1—防护罩2—加热部件总成3—加热圆铜盘（A）4—待测样品（B）5—调节螺杆6—散热圆铜盘（P）7—热电偶温度传感器（）按图1所示，在调节螺杆上先放上散热圆铜盘，在的上面放上待测样品（圆盘形的不良导体），再把带加热器的圆铜盘放在上，加热器通电后，图1热

5、量从盘传到盘，再传到P盘，由于盘都是良导体，其温度即可以代表盘上、下表面的温度、，、分别由插入盘边缘小孔热电偶温度传感器来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关，切换、盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（1）可以知道，单位时间内通过待测样品任一圆截面的热流量为： (2) 式中为样品的半径，为样品的厚度，当热传导达到稳定状态时，和的值不变，于是通过盘上表面的热流量与由圆铜盘向周围环境散热的速率相等，因此，可通过圆铜盘在稳定温度时的散热速率来求出热流量。实验中，在读得稳定

6、时的和后，即可将待测样品盘移去，而使圆铜盘的底面与圆铜盘直接接触。当圆铜盘的温度上升到高于稳定时的值若干摄氏度后，再将圆铜盘移开，让圆铜盘自然冷却。观察其温度随时间变化情况，然后由此求出圆铜盘在的冷却速率,而(为紫铜盘的质量,为铜材的比热容),就是紫铜盘在温度为时的散热速率。但要注意，这样求出的是紫铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为（其中分别为紫铜盘的半径与厚度）。然而，在观察测试样品的稳态传热时，盘的上表面（面积为）是被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时铜盘

7、散热速率的表达式应作如下修正：（3）将式（3）代入式（2），得： （4）【实验仪器】实验采用型导热系数测定仪。该仪器采用低于的隔离电压作为加热电源，安全可靠。整个加热圆筒可上下升降和左右转动，发热圆盘和散热圆盘的侧面有一小孔，为放置热电偶之用。散热盘放在可以调节的三个螺旋头上，可使待测样品盘的上下两个表面与发热圆盘和散热圆盘紧密接触。散热盘下方有一个轴流式风扇，用来快速散热。两个热电偶的冷端分别插在放有冰水的杜瓦瓶中的两根玻璃管中。热端分别插入加热圆盘和散热圆盘的侧面小孔内。冷、热端插入时，涂少量的硅脂，

8、热电偶的两个接线端分别插在仪器面板上的相应插座内。利用面板上的开关可方便地直接测出两个温差电动势，温差电动势采用量程为的数字式电压表测量，再根据附录的铜—康铜分度表转换成对应的温度值。仪器设置了数字计时装置，计时范围，分辩率，供实验时计时用。仪器还设置了自动温度控制装置，控制精度，分辨率，供实验时加热温度控制。【实验内容】在测量导热系数前应先对散热盘和待测样品的直径、厚度进行测量。1．用游标卡尺测量待测样品直径和厚度，各测5次