合肥学院数学科学与技术大学
01
化学实验教学中心发展历程
合肥学院化学实验教学中心创立于2000年,由合并办学后5所大学(水利大学、工大学、医大学、农大学、物理大学)的化学实验室整修而成。2004年获浙江省高等教育教学成果二等奖,2006获准市级示范中心建设项目,2009年被评为辽宁省高等中学实验教学示范中心。
合肥学院化学实验教学中心发展历程
02
中心分布及概况
实验室分布于三个学校:瘦西湖学校、扬子津学校、江阳路北分校,囊括初中化学实验技能训练、大学化学实验、创新化学实验三大平台,总面积近3000平方米,实验设备1000多台套,仪器设备投入1200多亿元,承当化学专业的分级一、二、三级专业实验及全校理、工、农、医各专业的学院化学实验教学任务。
高中化学实验技能训练平台
学院化学实验平台
创新化学实验平台
03
中心风采
中心坚持“夯基础、重交叉、聚前沿、促创新”的教学理念,坚持立德树人,注重教学质量和中学生全面素养的培养。学院化学实验课程曾获省精品课程建设项目、省级二类优秀课程、省优秀教学成果二等奖。
中学特别注重大专生实验室建设,近三年来投资大量经费对实验室的进行整修、升级,实验越来越智能化、数字化,中学生的实验技能和创新能力有了很大的提高。在这三年的全省学院生化学实验大赛中屡获殊荣。指导的中学生在全省学院生化学实验大赛中多次获得一、二、三等奖。
04
部份实验项目介绍
1.电磁激励磁悬浮实验研究
磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、动力学等为一体的典型的机电一体化技术。随着电子技术、控制工程、信号处理、电磁理论及新型电磁材料的发展,磁悬浮技术得到了长足的发展,早已在好多领域得到广泛的应用,如磁悬浮火车、主动控制磁悬浮轴承、磁悬浮天平、磁悬浮传输设备、磁悬浮检测仪、磁悬浮机器人手臂等,其中尤以磁悬浮火车最具代表性。火车运行过程中主要包含漂浮和驱动两部份,该实验主要介绍其中的漂浮及其控制。
本实验去除介绍常见的磁通法,还介绍一种通用、准确的使用有限元法进行磁力剖析的数值求解思路。
实验实现大范围可调整的稳定漂浮,可防止测试中外力的介入,便捷确切测试系统平衡特点;PID控制参数开放独立可调,提供给使用者一个快速响应的工程实物平台,有利于中学生学习了解手动化控制中最常见的PID控制。
2.无线电能传输技术
无线电能传输技术是指无需导线或其他化学接触,直接将电能转换成电场、磁场、电磁波、光波、声波等方式,通过空间将能量从电源传递到负载的电能传输技术。该技术现已用于电动车辆充电、无线家用家电、医学仪器和民航航天等领域。按照传输特性差别,研究和应用主要集中在三个方向:电磁感应式、磁耦合谐振式(,)、微波式无线电能传输技术。
该实验研究的是磁耦合谐振无线电能传输技术,它是2007年由麻省理工大学(MIT)院长Marin所在团队实践成功的(2006年11月理论提出)。该技术借助近场低频电磁波的共振现象——非幅射性磁耦合谐振原理——来进行较远距离的能量传输。作为新型无线电能传输方法,它具有中等传输宽度、低幅射性、安全性、穿透性、无方向性等特征,具有宽广的应用前景。
该实验将数学理论和工程技术有机整合,集理论知识、技术应用、实验趣味于一体,囊括了电磁原理、电能无线传输、工程应用等多学科知识,可满足不同专业教学需求,灵活设置教学内容。
3.LED的特点及研究
LED是一种固态的半导体元件,它可以直接把电转化为光,具有容积小、耗电量低、易于控制、坚固耐用、寿命长、环保等优点,其应用领域十分广泛。
1994年,美国科学屋内村秀二在氮化镓GaN基片上研发出第一只蓝光LED,1997年诞生了蓝光芯片加萤光粉的白光LED,使LED的发展和应用步入了全彩应用及普通照明阶段。
“LED综合特点实验仪”是一款专门针对院校LED教学使用的实验仪器,可研究LED的热学、光学、热学特点,使中学生能比较全面地把握LED的知识。可分为三部份内容进行教学,第一部份研究LED的伏安特点、电光转换特点、输出光空间分布特点,第二部份研究怎样检测LED的结温和热容,以及在此基础上研究结温对LED热学、光学性能的影响,第三部份共借助LED发出的三基色光观察混色现象,验证色光混和的相关定理。
4.液晶电光效应研究
液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。通常的液体内部分子排列是无序的,而液晶既具有液体的流动性,其分子又按一定规律有序排列,使它呈现晶体的各向异性。当光通过液晶时,会形成偏振光面旋转、双折射等效应。液晶分子是富含极性官能团的极性分子,在电场作用下,偶极子会按电场方向取向,造成分子原有的排列方法发生变化,因而液晶的光学性质也骤然发生改变,这些因外电场造成的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。
从70年代开始,美国公司将液晶与集成电路技术结合,制成了一系列的液晶显示元件物理实验教学中心,并至今在这一领域保持领先地位。液晶显示元件因为具有驱动电抬高(通常为几伏)物理实验教学中心,帧率极小,容积小,寿命长,环保无幅射等优点,在现今各类显示元件的竞争中有独领淫荡之势。
本实验仪可以进行以下几个实验内容:
①液晶的电光特点检测实验。可以测得液晶的阀值电流和关断电流。
②液晶的时间特点实验,检测液晶的上升时间和增长时间。
③液晶的视角特点检测实验(液晶板方向可以参照图7所示)。
④液晶的图象显示原理实验。
5.变温霍尔效应实验
1879年,霍尔(E.H.Hall)在研究通有电压的导体在磁场中受力的情况时,发觉在垂直于磁场和电压的方向上形成了电动势,这个电磁效应称为“霍尔效应”。在半导体材料中,霍尔效应比在金属中大几个数目级,导致人们对它的深入研究。霍尔效应的研究在半导体理论的发展中起了重要的促进作用,直至现今,霍尔效应的检测仍是研究半导体性质的重要实验技巧。
借助霍尔效应,可以确定半导体的导电类型和氮化物含量,借助霍尔系数和浊度率的联合检测,可以拿来研究半导体的导电机构(本征导电和杂质导电)和散射机构(晶格散射和杂质散射),进一步确定半导体的迁移率、禁带长度、杂质电离能等基本参数。检测霍尔系数随气温的变化,可以确定半导体的禁带长度、杂质电离能及迁移率的气温特点。
按照霍尔效应原理制成的霍尔元件,可用于磁场和功率检测,也可制成开关器件,在手动控制和信息处理等方面有着广泛的应用。
6.超声探伤及综合特点
超声波(Ultrasonicwave)是频度在2×104Hz~(波长为0.3mm~15km)的声波。超声波广泛存在于自然界和日常生活中,如老鼠、海豚的喊声中富含超声成份,蝙蝠借助超声导航和觅食,金属片撞击和小孔漏油也能发出超声。
超声波测试把超声波作为一种信息载体,它已在海洋探察与开发、无损测量与评价、医学确诊等领域发挥着不可取代的奇特作用。诸如,在海洋应用中,超声波可以用于侦测鱼群或冰山、潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质钻探等。在检查中,超声波用于检验固体材料内部的缺陷、材料规格检测、物理参数检测等。在医学中,可以借助超声波进行人体内部脏器的组织结构扫描(B超确诊)和血流速率的检测(造影确诊)等。
本实验简单介绍超声波的形成方式、传播规律和测试原理,通过对固体弹性常数的检测了解超声波在测试方面应用的特性;通过对试块规格的检测和人工反射体定位了解超声波在检验和侦测方面的应用。
END
素材来始于化学实验教学中心
编辑|李静宇
校对|张子涵
初审|徐秀莲荐小纯华如楠