微米铜丝的低温力学性能测试

针对纤维材料变温环境力学性能测试的需要,在华中科技大学研制的纤维材料试验机的基础上引入了温控装置,从而实现纤维材料在高低温环境下的力学性能测试。采用该装置对不同直径微米铜丝在不同温度、不同拉伸速率条件下的力学性能开展实验研究,测试结果表明弹性模量和抗拉强度随温度的降低而线性增加,屈服强度的变化不太明显。另外,低温环境下微米铜丝的力学性能表现出与其直径相关的尺度效应,而这一现象在常温下一直没有观测到。最后,还研究了拉伸速率对微米铜丝的力学性能影响,结果表明,在现有装置的许用范围之内,拉伸速率对其力学性能的影响不大。     

微小尺度下自然对流换热特性实验研究

采用直接电加热法对平均为101 μm、403μm及801μm的铜丝进行加热,使用高精度电阻仪测量电加热前及电加热后的铜丝的电阻值,根据温度与金属电阻之间的关系能够相当精确的测量整个铜丝电加热后的平均温度值。电加热时的电压及电流也同时被测量。实验结果表明,在自然对流条件下,实验得到的努谢尔特数与经典的准则关联式得到的努谢尔特数随着外径的减小,其偏差越来越大,最大偏差超过50％。     

铜丝水中电爆炸能量沉积特性

对s脉冲电压作用下铜丝水中电爆炸的能量沉积过程进行了实验研究,利用自积分Rogowski线圈和电阻分压器分别测量铜丝电爆炸时的电流和电压。利用测量电压波形确定了熔融起始、熔融结束、汽化起始和击穿时刻点,将铜丝电爆炸划分成熔融、液态和汽化3个阶段。通过数学方法计算了3个阶段和击穿前的沉积总能量。通过实验和计算,分析了电路参数,包括放电电压和回路电感,以及铜丝特性,包括铜丝长度和直径,对铜丝电爆炸过程中3个阶段和击穿前沉积总能量的影响。结果表明:在s脉冲电压作用下,放电电压、回路电感、铜丝长度和直径对熔融阶段能量沉积影响较小,但对液态和汽化阶段能量沉积影响较大,通过调节电路参数提高电流上升速率,可以显著提高汽化和击穿前的沉积能量。     

用铜电极电解饱和食盐水实验的深度研究

用铜电极电解饱和食盐水,是苏教版《实验化学》教材中专题5的一个拓展实验,该实验选自于刘怀乐老师的《电解饱和食盐水的趣味实验》^[1],实验中用铜丝作阳极,产生了许多有趣的现象。但笔者用教材所给的装置进行实验时,发现不利于有些现象的观察。在对电解产生的沉淀物进行实验探究时,出现的现象与刘老师的叙述并不一样。     

一种简单更高效的木炭还原氧化铜方法

木炭还原氧化铜实验,因高温条件难以达到,还有被还原出来的铜颗粒很小,混杂在炭粉中,可见度不高.     

铜丝电爆炸的光谱分析

通过搭建脉冲成形网络放电模块和光谱测试系统,利用Andor SR750光谱仪测量了铜丝电爆炸等离子体在400~500nm范围内的发射光谱。根据热力学平衡理论,采用双谱线相对强度法计算了等离子体的激发温度,并研究了激发温度随时间变化的特性。研究结果表明,铜丝电爆炸产生的稳态等离子体的激发温度约为5 400K。在脉冲放电前期,激发温度变化较大;在放电后期,激发温度较稳定;整个脉冲时间内激发温度差约达800K。

     

简易楞次定律演示仪的改进

介绍了对楞次定律演示仪的几次改进情况,并分析了改进中存在的利弊,提出了直接用铜丝绕制成线圈代替原演示装置中的铝环,可有效地解决涡流现象带来的问题. 该实验的改进过程可提高师生的动手能力,体验创新过程带来的喜悦心情,激发和培养学生的创新能力,同时也可弥补条件欠缺的地区没有楞次定律演示仪的缺陷.     

大学物理综合性实验的创新尝试——金属电阻率的精确测量

设计出了大学物理综合性实验——测量金属的电阻率。该实验用直流双臂电桥测细铜丝的电阻,用光学中的等厚干涉原理测量细铜丝的微小直径,根据电阻定律计算铜的电阻率,是光学、电学的综合实验。测量结果与常用电工手册上铜电阻率值的相对误差小于1.1%。通过实验,能够加强学生对光学、电学以及基本测量知识的综合运用能力,巩固理论知识,提高实验技能。     

玻璃包覆纯铜丝快速冷却温度场数值模拟

建立了玻璃包覆纯铜丝快速冷却过程温度场的有限元计算模型,模拟得出了冷却过程丝线横断面的温度分布图及节点温度随时间的变化关系。研究了冷却水温度、水流速度对玻璃包覆纯铜丝冷却效果的影响。结果表明:快冷时玻璃层内的温差最大可达45 K/m,铜芯内温差最大为0.12 K/m; 随着冷却水流速增大,冷却效果增强,流速达到0.5 m/s时冷却能力饱和; 冷却水温在283～303 K范围内变化时,冷却效果基本不变。     

铜与浓、稀硝酸反应实验装置的创新设计

通过分析现行苏教版化学教材中铜与浓、稀硝酸反应实验的不足,从教学实际的角度,科学地设计出铜与浓、稀硝酸反应实验方案.该设计将2项实验组合在一起,较好地实现了操作简单、现象对比明显、原料节约、原理展示清晰、绿色环保和有效调控的创新目的.