新升版天平使用注意事項及基本原理
天平，種衡器。由支點(軸)在梁的中心支著天平梁而形成兩個臂，每個臂上掛著個盤，其中個盤里放著已知質量的物體,另個盤里放待測物體，固定在梁上的針在不擺動且向正中刻度時的偏轉就示出待測物體的質量。
天平是種等臂杠桿。天平是種衡器，是衡量物體質量的儀器。
天平的發明很早。根據紙草書的記載，早在公元前1500多年，埃及人就已經使用天平了，還有人說，這個時間還要早，大約在公元前5000年以前。古埃及的天平雖然做的很粗糙，但是已經有了現代天平的輪廓，成為現代天平的雛形。
基本簡介
天平，種衡器。由支點(軸)在梁的中心支著天平梁而形成兩個臂，每個臂上掛著個盤，其中個盤里放著已知質量的物體,另個盤里放待測物體，固定在梁上的針在不擺動且向正中刻度時的偏轉就示出待測物體的質量。天平是種等臂杠桿。天平是種衡器，是衡量物體質量的儀器。它依據杠桿原理制成，在杠桿的兩端各有小盤，端放砝碼，另端放要稱的物體，杠桿中央裝有針，兩端平衡時，兩端的質量(重量)相等。這些道理對學過物理學的人來說已經是老生常談了?，F代的天平，越來越密，越來越靈敏，種類也越來越多。我們都知道，有普通天平、分析天平，有常量分析天平、微量分析天平、半微量分析天平，等等。須知，天平不是下子就發展成今天這個樣子的，它還有段發展史呢!
天平的發明很早。在埃及尼羅河三角洲盛產種水生植物，很像我多水地區生長的蘆葦，將其莖逐層剝離撕成薄片，可以寫字，這種東西叫做紙草。許多歐洲家的文字中的紙就是從紙草的拉丁文演變而來的。用紙草寫成的書是紙草書，它成為古代埃及重要的歷史文獻。我們如今知道的古埃及的情況，別是科學術的歷史發展情況，很多都是來源于紙草書上的記載。根據紙草書的記載，早在公元前1500多年，埃及人就已經使用天平了，還有人說，這個時間還要早，大約在公元前5000年以前。古埃及的天平雖然做的很粗糙，但是已經有了現代天平的輪廓，成為現代天平的雛形。
古代天平
根據紙草書的記載，早在公元前1500多年，埃及人就已經使用天平了，還有人說，這個時間還要早，大約在公元前5000年以前。古埃及的天平雖然做的很粗糙，但是已經有了現代天平的輪廓，成為現代天平的雛形。
古代的種衡器，產生較早，到春秋晚期，天平和砝碼的制術已經相當密。以竹片做橫梁，絲線為提紐，兩端各懸銅盤。后因天平秤重物麻煩，改為"銓"，稱量小物時才用天平。
現代天平
定義
天平用于稱量物體質量，狹義上也叫托盤天平(實驗室中多用托盤天平)。
常用的度不的天平，由托盤、針、橫梁、標尺、游碼、砝碼、平衡螺母、分度盤等組成。分度值般為0.1或0.2克。
種衡器。由支點(軸)在梁的中心支著天平梁而形成兩個臂每個臂上掛著個盤，其中個盤里放著已知重量的物體另個盤里放待稱重的物體，固定在梁上的針不擺動且向正中刻度時的偏轉就是待稱重物體的重量。
使用注意事項
1.要放置在水平的地方。
2.使用前要使天平左右平衡(游碼須歸"0"平衡螺母向相反方向調，使用口訣:左端，向左調)。
3.砝碼不能用手拿要用鑷子夾取.千不能把砝碼弄濕、弄臟(這樣會讓砝碼腐蝕生銹，砝碼質量變大，測量結果不準確)，游碼也要用鑷子撥動。
4.被測物體的質量不能過天平量程或低于天平游碼小刻度。
5.潮濕的物體和化學藥品不能直接放在天平的盤中。
6.稱量時注意左物右碼(游碼示值以左邊對齊刻度線為準)。
7.稱量后要把游碼歸零，砝碼用鑷子放回砝碼盒。
天平的組成
普通標天平 主要由立柱、橫梁、吊掛系統、底座和制動裝置組成。
天平組成示意圖
天平組成示意圖
立柱垂直固定在底座上，用以支撐橫梁。立柱下裝有分度，裝有托架，在天平不作時支托橫梁。在橫梁中裝有把中刀。天平作時，中刀擱置在與升降桿端連接的刀承上，作為支點。中刀兩邊裝有兩把邊刀，分別作為重點和力點，起承受和傳遞載荷的作用。中刀下橫梁底面裝有針，針上固定有可上下移動以調節橫梁重心位置的重心砣，它起調整天平靈敏度的作用。
橫梁刻有分度標尺，標尺上有移動游碼。橫梁兩端還裝有可調整天平空載平衡位置的平衡螺母。
吊掛系統包括小吊環，掛盤架和秤盤。掛盤架吊掛在小吊環吊鉤上，兩把邊刀分別通過小吊環承受秤盤砝碼和被稱物的重力。
底座裝有兩個調整天平水平的螺旋調整腳，底座上面還安置有水準器以顯示天平水平度。調整水平是為避免天平不水平而產生稱量誤差。
制動裝置主要由開關旋鈕、開關軸和偏心凸輪(或連桿)組成。轉動旋鈕使凸輪(或偏心連桿)偏轉定角度，即可使立柱中的升降桿上下移動，通過中刀承將橫梁托起或落下，以開啟或關閉天平。
天平的分類
有狹義和廣義之分。狹義的天平雙盤等臂機械天平，是利用等臂杠桿平衡原理，將被測物與相應砝碼衡量，從而確定被測物質量的種衡器。廣義的天平則包括雙盤等臂機械天平、單盤不等臂機械天平和電子天平3類。
雙盤等臂機械天平 般按結構分為普通標天平、微分標天平和架盤天平3種。也可按用途分為檢定天平、分析天平、密天平和普通天平4種。
檢定天平是計量門、商檢門或其他有關門或廠門用來檢查或校準砝碼的天平。
分析天平是用于化學分析和物質衡量的準確度天平。在大多數情況下，這類天平的小分度值都小于大稱量的 10-5。分析天平可按衡量范圍和小分度值分為常量天平(稱量和小分度值分別為100~200g和0.01~1mg)、半微量天平(30~100g和1~10g)、微量天平(3~30g和0.1~1g)和微量天平(3~5g和0.1g以下)。
密天平廣泛應用于各種物質的密衡量，其小分度值通常為大稱量的10-5~10-4。
普通天平用作物質的般衡量。小分度值等于或大于大稱量的10-4。
殊天平
微分標天平
結構與普通標天平相似，不同的是:①橫梁針下端裝有微分刻度。②立柱下端裝有用以放大并在投影屏上顯示微分讀數值的電光系統。③吊掛系統增加了套筒式空氣阻尼器，稱量時能使橫梁迅速停止擺動，便于定點準確讀數。④在天平外框罩上裝有凸輪杠桿式或其他形式的分量程機械加碼(般為10~999mg)或量程機械加碼裝置，以代替人加碼。微分標天平的小分度值般都在0.1mg以上，準確度也比普通標天平。
架盤天平
種雙托盤天平。秤盤安放在橫梁兩邊刀上方的盤架上，秤盤和托盤架重心于橫梁支點。砝碼或被稱物在處于秤盤前后位置時會引起秤盤盤架和橫梁前后傾側，在處于秤盤左右位置時會引起秤盤盤架的左右傾倒。為克服此缺點，架盤天平采取了加長中刀、邊刀和加寬刀架的措施，并在結構設計上采用了羅伯威爾(Roberval)機構。在羅伯威爾機構中，桿桿AB、A′B′與縱桿AA′、BB′、支柱EE′鉸鏈連接，組成兩個相等的平行四邊形AA′E′E和EE′B′B。當大小相等的力P、P′分別作用于左右橫臂上時，對支柱來說，即使作用的位置不對稱，也能水平地平衡。無論AB如何傾斜，AA′、BB′都與支柱EE′平行。從EE′的左側來看，當將與縱桿AA′的距離為d的力P作用于橫臂上時，就有個與P大小相等、方向相同的力作用于A和A′點;同時，有個值為P·d的轉矩作用于縱桿AA′，從而在A點將杠桿拉向左側，而在A′點將杠桿推向右側。但由于杠桿受到EE′點的限制，在A、A′上將分別產生大小相等、方向相反的反作用力f、f′，從而形成個與P·d相等的反向轉矩f·s(f′·s)，結果P·d轉矩被f·s(f′·s)所平衡。后，在A、A′上只有與P相等的力起作用，而與P在橫臂上的作用位置d無關。這種情況在EE′的右側也相同。
阻力天平
在梁上掛上門的阻力盒使天平的擺動能迅速停止.
單盤不等臂機械天平
也是以杠桿平衡原理設計的。作時，在加上被衡量物體后，減去懸掛系統上的砝碼，使橫梁始終保持載平衡狀態。所減砝碼質量加上微分度讀數值，就是被衡量物體的質量。
電光阻力天平
利用游標原理,能準確地讀出針的位置
上皿天平
秤盤在上側靈敏度較低.
電子天平
它是傳感術、模擬電子術、數字電子術和微處理器術發展的綜合產物，具有自動校準、自動顯示、去皮重、自動數據輸出、自動故障尋跡、載保護等多種能。電子天平通常使用電磁力傳感器(見稱重傳感器)，組成個閉環自動調節系統，準確度，穩定性好。電子天平的作原理如圖 5所示。當秤盤上加上被稱物時，傳感器的位置檢測器信號發生變化，并通過放大器反饋使傳感器線圈中的電流增大，該電流在恒定磁場中產生個反饋力與所加載荷相平衡;同時，該電流在測量電阻Rm上的電壓值通過濾波器、模/數轉換器送入微處理器，行數據處理，后由顯示器自動顯示出被稱物質量數值。
基本原理
天平是實驗室中常用的儀器。天平是種衡器，是衡量物體質量的儀器。它依據杠桿原理制成，在杠桿的兩端各有小盤，端放砝碼，另端放要稱的物體，杠桿中央裝有針，兩端平衡時，兩端的質量(重量)相等。這些道理對學過物理學的人來說已經是老生常談了?，F代的天平，越來越密，越來越靈敏，種類也越來越多。我們都知道，有普通天平、分析天平，有常量分析天平、微量分析天平、半微量分析天平，等等。須知，天平不是下子就發展成今天這個樣子的，它還有段發展史呢!
天平原理示意圖
天平原理示意圖
天平的發明很早。在埃及尼羅河三角洲盛產種水生植物，很像我多水地區生長的蘆葦，將其莖逐層剝離撕成薄片，可以寫字，這種東西叫做紙草。許多歐洲家的文字中的紙就是從紙草的拉丁文演變而來的。用紙草寫成的書是紙草書，它成為古代埃及重要的歷史文獻。我們如今知道的古埃及的情況，別是科學術的歷史發展情況，很多都是來源于紙草書上的記載。當然，紙草書上的文字不是現代文字，而是種象形文字，經過很多家的研究才讀懂了那種文字。據紙草書的記載，早在公元前1500多年，埃及人就已經使用天平了，還有人說，這時間還要早，大約在公元前5000年以前。古埃及的天平雖然做的很粗糙，但是已經有了現代天平的輪廓，成為現代天平的雛型。下圖畫的就是古代埃及人使用的天平。
從圖可見，這種天平是用根豎棍中間鉆個孔，橫穿根棍兒，在棍的兩端各用繩子掛上個盤子。這種天平使用了很長時間，直到大約公元前500年，羅馬的"桿稱"才出現，桿稱靠移動稱砣的位置來保持與被稱物品重量的平衡，實際上是將天平的端(放砝碼端)由固定式變成活動式，其好處是只要配上個稱砣就可以了，而天平的砝碼要好幾個。桿稱也是用繩子吊個盤子，再用繩子吊個稱砣，除端可活動外，基本形式與天平相同。
人們在使用天平和桿稱過程中，感到用繩子吊個盤子是件很麻煩的事，使用起來很不方便。于是，有人想去掉這討厭的繩子，17紀中葉，法數學家洛貝爾巴爾發明了擺動托盤天平，托盤天平的發明被認為是對古老的吊式天平的重大改，至今，托盤天平仍在被廣泛使用。下圖畫的是實驗室中常見的種托盤天平，比17紀的托盤天平有了很大改。圖中1是天平橫梁，兩端各支撐個稱盤2。這兩分構成了托盤天平的骨架，體現了托盤天平的基本設計原理，見下面的示意圖:當橫梁1平衡時，力矩相等，F1L1=F2L2，F1=m1g， F2=m2g，L1=L2，∴m1gL1=m2gL2，m1=m2，這就是說，由已知砝碼的質量可知被稱量物的質量。下圖中6為針，7是刻度盤，針正對準刻度盤中心表示兩端達到平衡，4為游碼標尺，8是游碼，5是調零螺母。與天平配套的還有砝碼。
應當出，托盤天平的發明并沒有使吊式天平退出歷史舞臺，相反，吊式天平不僅為人們繼續使用，別是科學家們仍繼續使用著，而且在使用中不斷改，現代廣泛應用的密天平大都是吊式的，而托盤天平在日常生產和生活中用的較多，在科學實驗中大多在性要求不太的稱量中使用。
天平發展史
在化學實驗中較早使用天平的有英化學家布萊克，他生活和作于18紀，那個時候，正是化學中不斷發現氣體、并開始建立理論的時期。布萊克在化學研究中非常重視實驗，而且是個應用定量的方法研究氣體的人，定量研究需要稱量，而稱量離不開天平。歷史資料表明，布萊克確實使用了天平，他用過的天平至今仍保存在愛丁堡皇家博物館中，下圖即是布萊克用過的天平。
用繩子掛著稱盤，橫梁又掛在另個稱鉤上。布萊克正是用這個天平行化學實驗研究，而且做出了發現的，這個天平的使用，不僅在化學實驗中建立了定量方法，而且對天平的步發展、改良，也是重要的。
布萊克之后，英化學家亨利·卡文迪許也行過密的定量實驗，據說還曾設計制過天平，由于卡文迪許本人的生平資料不詳，很難確切知道他是何時和如何設計、制天平的。后來，卡文迪許用過的天平曾在皇家科學院展覽。這架天平放在柜內，天平的式樣從外面看不太清楚，見下圖:
獅子天平
獅子天平
18紀的法，天平普及，有許多小店鋪就出售天平。我們在下圖看到的是18紀的法天平的式樣，或許是當時天平中的種式樣。
18紀末英也已經制出了種天平，橫梁中央嵌上個鋼質的刀口。把它放在瑪瑙盤中，大大提了密度和靈敏度。當時出現了些天平設計家和制家，不過，據說天平的價格貴，而且要預定，不像法，天平雖不那么密，但容易買到。下圖展示的是個費德勒的人為皇家學會制的架天平，曾在倫敦科學博物館展出。
在英，使用天平的不限于化學家和科學家，普通藥商店也常用天平，化學原子論的提出者道爾頓，在科學研究中經常使用天平，由于道爾頓在化學史上的重要地位和他在英科學界的影響，使他成了著名人物，成了著名化學家，他使用過的天平據說也成了不凡之物，后來為英曼徹斯文學和哲學會所有，并為該會收藏。道爾頓曾經是這個學會的會員。
19紀20年代，倫敦有位儀器設計家叫羅賓遜，他開始設計和制分析天平，不僅英，就連美在個時期里都使用這種天平。羅賓遜用空心材料做橫梁，把梁做成三角形，豎梁中有針。
有刻度橫梁和游碼的天平，大約也是在19紀誕生的(前面介紹托盤你天平時，在圖中橫梁上標有刻度和游碼)，究竟誰是這種天平的發明人有不同說法，也存在爭議?？墒?851年在倫敦召開了次際博覽會，英和歐洲大陸家的些主要天平制商都參加了，經博覽會審查團審議，后把獎獎給了奧耶，以表彰他在有刻度橫梁和滑動裝置(即游碼)天平的制上所做的貢獻，由此看來，奧耶的發明得到了際上的確認。
在很長時期里，天平制業中流行種理論，認為天平的橫梁越長天平越靈敏。但是有個叫波爾·邦格的人卻不受這種理論的限制，1866年，他設計、制了架短橫梁分析天平。后來，在天平設計理論方面，他也有建樹。下圖所示的就是1866年邦格制的早的臺短梁天平。
羅馬時代晚期的用錢幣天平
羅馬時代晚期的用錢幣天平
天平的改，除了橫梁、接觸點、游碼、刻度等方面以外，還表現在其它方面，例如，19紀前半期，已經出現了旋鈕天平。旋鈕天平有什么優點呢?原來，早期的天平，橫梁架在豎直的柱上，用時和不用時都是樣的。后來分析天平出現了，分析天平的刀口用瑪瑙制成，為了減少刀口的損傷，不用天平時，將天平橫梁架在個架子上，讓刀口不再受力，用時再將刀口架在支撐碗上。這些都是通過旋紐裝置控制的?，F代分析天平都有旋紐裝置。下圖是1833年制的臺旋紐天平。
隨著科學的發展、術的步，天平的設計和制不斷取得長足的展。正是經過代代人的不懈努力，經過術的積累和提，才有了今天的各式各樣的現代天平。如今，在化學實驗室中，常用的天平有:托盤天平，正如前面講過的，用于度要求不或測定物料的大致質量，可稱量100克、200克、500克乃至1000克;分析天平(常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平);電光天平，設有空氣阻尼裝置或電磁阻尼裝置，使天平既具有靈敏度又能迅速阻止橫梁的搖動，電光天平從外觀上看不見砝碼，能看到放置要測物的稱盤，砝碼的加減用旋轉刻度盤操作，稱量的數值可通過投影刻度標尺直接讀出。
使用方法
1.要放置在水平的地方。游碼要歸零。
2.調節平衡螺母(天平兩端的螺母)調節零點直至針對準中央刻度線。
3.左托盤放稱量物，右托盤放砝碼(左物右碼)。根據稱量物的性狀應放在玻璃器皿或潔凈的紙上，事應在同天平上稱得玻璃器皿或紙片的質量，然后稱量待稱物質。
4.添加砝碼從估計稱量物的大值加起，逐步減小。托盤天平只能稱準到0.1克。加減砝碼并移動標尺上的游碼，直至針再次對準中央刻度線。
5.過冷過熱的物體不可放在天平上稱量。應在干燥器內放置至室溫后再稱(或在殊器皿中稱量)。
6.物體的質量 =砝碼重量+游碼所顯示的度數
7.取用砝碼須用鑷子輕拿輕放，取下的砝碼應放在砝碼盒中，稱量畢，應把游碼移回零點。
8.稱量干燥的固體藥品時，應在兩個托盤上各放張相同質量的紙，然后把藥品放在紙上稱量。
9.易潮解的藥品，須放在玻璃器皿上(如:小燒杯、表面皿)里稱量。
10.砝碼若生銹，測量結果偏小;砝碼若磨損，測量結果偏大。
使用注意
1.事把游碼移至零刻度線，并調節平衡螺母，調節平衡螺母時好用鑷子，使天平左右平衡。
2.右放砝碼，左放物體。
3.砝碼不能用手拿，要用鑷子夾取。在使用天平時游碼也不能用手移動。
4.過冷過熱的物體不可放在天平上稱量。應在干燥器內放置至室溫后再稱。
5.加砝碼應該從大到小，可以節省時間。
6.在稱量過程中，不可再碰平衡螺母。
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