实验报告-非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数.doc

大学物理实验报告 实验5-2 非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数 实验目的 用非平衡电桥研究热敏电阻特性，并求出具体热敏电阻的特性参数和温度系数 实验器材 热敏电阻、数字万用表、ZX-21型电阻箱、滑线变阻器、固定电阻器、水浴锅、温度计、直流稳压电源等。 实验原理 （1）在电桥平衡时，桥路中的电流Ig=0（如图），桥臂电阻之间存在如下关系： R1/R2=Rx/R3 如果被测电阻的阻值Rx发生改变而其他参数不变，将导致Ig≠0，Ig是Rx的函数.因此，可以通过Ig的大小来反映Rx的变化。这种电桥称为非平衡电桥，它在温度计、应变片、 固体压力计等的测量电路中有广泛应用. （2）热敏电阻是用半导体材料制成的非线性电阻，其特点是电阻对温度变化非常灵敏.与绝大多数金属电阻率随温度升高二缓慢增大的情况完全不同，半导体热敏电阻随温度升高，电阻率很快减少.在一定温度范围内，热敏电阻的阻值Rt可表示为： Rt=aexp(b/T) 式中T为热力学温度,a、b为常量，其值与材料性质有关. 热敏电阻的电阻温度系数α定义为： ?? ? 四、实验步骤 （1）热敏温度计定标：①如图连接线路（接线时不要打开电源），其中Rx为热敏电阻，R3为试验中给出的总阻值为1750Ω的滑动变阻器.将Rx置于水浴锅中，注意不能接触水浴锅的壁和底.②调节R1为1000Ω，R2为100Ω，R3大约处在1500Ω的位置，打开直流稳压电源，调节电源电压为2V，数字万用表置于2mA档(先不要打开水浴锅电源）。③从Ig=0时开始测量。调节Ig=0后，先将水浴锅设于“测温”，再打开水浴锅电源，马上记录下此时温度显示值t。④将水浴锅设于设定,旋转温度设定旋钮至90℃ ,水浴锅开始对热敏电阻加热。记录10组不同温度t下的Ig,每隔5℃测一次,得到热敏电阻的定标曲线t-Ig。 （2）利用已记录的Ig,把热敏电阻换成电阻箱,通过调节电阻箱的阻值,使数字万用表显示相应的Ig,从而测出对应的Rt,得到Rt-t曲线,并根据数据组（Rt，T）,对Rt=aexp(b/T)进行变量变换,变成表达式Y=A+BX形式,利用最小二乘法拟合得到具体热敏电阻的特性参数a、b。 （3）由求得的B，计算相应温度下的热敏电阻的温度系数。 五、数据收集 项目/实验次数t/℃T/KIg/mARt/Ω145318.150.2164410250323.150.2843710355328.150.3663100460333.150.4632590565338.150.5732175670343.150.6901855775348.150.8261575880353.150.9771345985358.151.129116710六、数据处理 根据数据组（Rt，T）,对Rt=aexp(b/T)进行变量变换,变成表达式Y=A+BX形式,利用最小二乘法拟合得到具体热敏电阻的特性参数a、b。 T(K)1/T（1/k）Rt/Ωln R318.153.143×10-344108.392323.153.095×10-337108.219328.153.047×10-331008.039333.153.002×10-325907.860338.152.957×10-321757.685343.152.914×10-318557.526348.152.872×10-315757.362353.152.832×10-313457.204358.152.792×10-311677.062 根据以上数据，做lnR～１/T图有 由图可知，y=1659.2x-1.5674的斜率为3821.6，截距为-3.6126，有lna=-3.6126，a=0.0270，b=3821.6。 作的图像，其中a=0.0270，b=3821.6，作函数的函数图像如下表： 选取t=62℃、72℃两组温度作为实验对照组，其中测量数据如下： 对照组t/℃T/KIg/mAR真实/Ω162335.150.5032423272345.150.7451730 由可以计算得： Ω Ω 则R的验证值和真实值之间的误差为： 在一定误差允许范围内，可以认为R的测量值等于计算值，即热敏电阻的阻值Rt可以表示为。 由热敏电阻的电阻温度系数α定义为： 计算得 即热敏电阻的电阻温度系数 α=