大学物理研究性实验报告

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1、2010—2011学年度上学期物理实验教学示范中心研究报告物理与电子工程学院实验班专业1011班学生姓名学号指导教师实验地点实验时间2010年6月10日实验名称自组非平衡电桥测热敏电阻R-T关系一、实验的研究现状及主要参考文献1．半导体热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率随温度的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻（简称“NTC”元件），其电阻率随热力学温度的关系为　　　　　　　　　　　　　　　（5）式中与为常数，由材料的物理性质决定。也有些半导体

2、热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻（简称“PTC”元件）。其电阻率的温度特性为：　　　　　　　　　　　　　　　（6）式中、为常数，由材料物理性质决定。在本实验中我们使用的是负温度系数的热敏电阻。对于截面均匀的“NTC”元件，阻值由下式表示：　　　　　　　　　　　　（7）式中为热敏电阻两极间的距离，为热敏电阻横截面积。令，则有：　　　　　　　　　　　　　　　　　（8）上式说明负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高按指数规律下降，如图2所示，可见其对温度的敏感程度比金属电阻等其

3、它感温元件要高得多。由于具有上述性质，热敏电阻被广泛应用于精密测温和自动控温电路中。对（8）式两边取对数，得　　　（9）可见与成线性关系，若从实验中测得若干个和对应的值，通过作图法可求出(由截距求出)和(即斜率)。半导体材料的激活能，式中为玻耳兹曼常数(J/K)，将与值代入可求出。根据电阻温度系数的定义：第4页　　　　　　（10）将（8）式代入可求出热敏电阻的电阻温度系数：　　　　　（11）对于给定材料的热敏电阻，在测得值后，可求出该温度下的电阻温度系数。3．非平衡电桥用惠斯通电桥测量电阻时，电桥应调节到平衡状态，此时。但有时被测电阻阻值变化很快(如热敏电阻)，电桥很难调节到平衡状

4、态，此时用非平衡电桥测量较为方便。非平衡电桥是指工作于不平衡状态下的电桥，如图3所示。我们知道，当电桥处于平衡状态时G中无电流通过。如果有一桥臂的阻值发生变化，则电桥失去平衡，，的大小与该桥臂阻值的变化量有关。如果该电阻为热敏电阻，则其阻值的变化量又与温度改变量有关。这样，就可以用的大小来表征温度的高低，这就是利用非平衡电桥测量温度的基本原理参考文献：[1]七参考文献[1]成正维.大学物理实验[M].北京；高等教育出版社，2006,。[2]杨述武，杨介信，陈国英，普通物理实验（电磁学部分）[M]，北京；高等教育出版社，1997[3]贾玉润，大学物理实验[M],上海；复旦大学出版社，

5、1987[4]凌亚文，华中文，史彤，大学物理实验[M],北京，科学出版社，2005二、实验需要的主要仪器设备和材料FQJ-1型非平衡直流电桥升温加热炉你热敏传感器三、实验的研究目的测量给定热敏电阻的R-T关系，并研究电桥的桥臂与其灵敏度间的关系四、实验的研究内容先调节R1为固定值，再通过变化R1不断改变R2，R3的大小。。。通过显示的电压求出Rx…第4页.不断反复，多次测量以减少误差四、实验的创新之处运用单一变量和多次测量减少误差。。。充分利用非平衡电桥测得精确的试验结果！五、实验结果（包括实验数据、数据分析、实验结论等）温度（℃）Uout（mV）Rx(Ω)304.65-2.119

6、97.319314.25-91.91346.303305.15-5.61961.068314.65-97.71323.669305.65-9.51922.953315.15-103.51295.406306.15-13.61990.562315.65-108.61257.331306.65-19.01840.983316.15-113.41238.563307.15-22.6185.356316.65-121.51221.013307.65-27.51763.625317.15-126.31186.356308.15-33.01762.851317.65-134.61169.138

7、308.65-37.61685.463318.15-136.71159.321309.15-431652.369318.65-145.21131.943309.65-48.51615.953319.15-151.31100.162310.15-52.11586.631319.65-157.91008.461310.65-58.01545.639320.15-166.31003.963311.15-62.51517.963320.65-169.41003.114311.