不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測量

仿真實(shí)驗(yàn)

不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測量背景知識00一、導(dǎo)熱系數(shù)(又叫熱導(dǎo)率)是反映材料熱性能的重要物理量。例如建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中通過測量墻體材料熱導(dǎo)率來優(yōu)化隔熱層厚度，又如在電子元件散熱設(shè)計(jì)中需要精確測定導(dǎo)熱材料性能。二、不良導(dǎo)體導(dǎo)熱性能差，其熱導(dǎo)率數(shù)值低，常通過穩(wěn)態(tài)法，利用熱流與溫差關(guān)系來測定熱導(dǎo)率。墻體隔熱層材料00.背景知識電子元件散熱器實(shí)驗(yàn)原理011.導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）當(dāng)物體內(nèi)部有溫度梯度存在時，就有熱量從高溫處傳遞到低溫處，這種現(xiàn)象被稱為熱傳導(dǎo)。傅里葉定律如下：01.實(shí)驗(yàn)原理傳熱速率溫度梯度傳熱面積

導(dǎo)熱系數(shù)熱傳導(dǎo)現(xiàn)象2.不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量（穩(wěn)態(tài)平板法）

01.實(shí)驗(yàn)原理

橡膠盤B穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)

2.不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量（穩(wěn)態(tài)平板法）01.實(shí)驗(yàn)原理散熱銅盤B自然冷卻

2.不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量（穩(wěn)態(tài)平板法）根據(jù)熱容的定義，對溫度均勻的銅盤C01.實(shí)驗(yàn)原理

不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率測定裝置原理圖A：紫銅盤、B：橡膠盤、C：黃銅盤、D：支架、E：加熱用紅外燈、F：調(diào)壓器、G：電表、H：雙刀雙擲開關(guān)、I：熱電偶、J：杜瓦瓶于是穩(wěn)態(tài)傳熱速率

2.不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量（穩(wěn)態(tài)平板法）于是得出導(dǎo)熱系數(shù)的公式01.實(shí)驗(yàn)原理不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率測定裝置原理圖A：紫銅盤、B：橡膠盤、C：黃銅盤、D：支架、E：加熱用紅外燈、F：調(diào)壓器、G：電表、H：雙刀雙擲開關(guān)、I：熱電偶、J：杜瓦瓶

2.不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量（穩(wěn)態(tài)平板法）01.實(shí)驗(yàn)原理不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率測定裝置原理圖A：紫銅盤、B：橡膠盤、C：黃銅盤、D：支架、E：加熱用紅外燈、F：調(diào)壓器、G：電表、H：雙刀雙擲開關(guān)、I：熱電偶、J：杜瓦瓶

實(shí)際測量中，由于用熱電偶測量溫度與溫差電動勢成正比，故導(dǎo)熱系數(shù)公式中可用溫差電動勢代替溫度進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)儀器021.多媒體電腦及配套中科大《大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)》軟件。2.虛擬儀器：主儀器，自耦調(diào)壓器，數(shù)字電壓表，杜瓦瓶，游標(biāo)卡尺，電子秒表等。02.實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容031.瀏覽器輸入仿真實(shí)驗(yàn)網(wǎng)址：50:8100/03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測量仿真實(shí)驗(yàn)登錄網(wǎng)址2.用戶登錄：用戶名：學(xué)號密碼：FZSYPT@2010驗(yàn)證碼：見右側(cè)3.打開“仿真實(shí)驗(yàn)”中“不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測量”4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）點(diǎn)擊“開始實(shí)驗(yàn)”，打開仿真實(shí)驗(yàn)主窗口（2）從實(shí)驗(yàn)儀器欄將橡膠盤、電子秒表和游標(biāo)卡尺拖至實(shí)驗(yàn)臺上。仿真實(shí)驗(yàn)主窗口拖放橡膠盤、電子秒表和游標(biāo)卡尺至實(shí)驗(yàn)桌4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（3）測量銅盤、橡膠盤的直徑及厚度并記錄到實(shí)驗(yàn)表格中。游標(biāo)卡尺解鎖拖動下爪測量待測物體直徑、厚度4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（4）將橡膠盤拖至主儀器的支架上。雙擊打開主儀器窗體，依次移開紅外燈、保溫桶，再將橡膠盤拖放到散熱銅盤上。拖放橡膠盤至實(shí)驗(yàn)臺上拖放橡膠盤到散熱銅盤上4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（5）連接好線路，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器，開始加熱。接通自耦調(diào)壓器電源，先將紅外燈電壓升到200V左右，大約5min之后，再降到110V左右，然后每隔一段時間讀一次溫差電動勢值連接線路并開始加熱4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

連接線路并開始加熱4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

加熱銅盤A、C4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

加熱銅盤A、C4.開始實(shí)驗(yàn)03.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（8）根據(jù)記錄及已知數(shù)據(jù)求解橡膠盤的熱導(dǎo)系數(shù)并填寫到表格中。加熱銅盤A、C實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理04