非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数.doc

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1、物理实验报告年级专业：姓名：学号：组别：一、实验名称：非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数二、实验目的：掌握用非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数的实验方法，求出具体热敏电阻的特性参数和温度系数三、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。四、实验原理：（1）直流电桥：直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过

2、调节电桥平衡求得待测电阻阻值。平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化。在电桥平衡时，桥路中的电流，桥臂电阻之间存在如下关系：如果被测电阻的阻值发生改变而其他参数不变，将导致，是的函数。因此，可以通过的大小来反映的变化。这种电桥称为非平衡电桥。当电源的输出电压E一定时，非平衡电桥桥路的输出电压Ut为

3、：则（2）热敏电阻：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而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，热敏电阻的阻值可表示为式中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a定义为通过记录相应温度t下的Ig，再用电阻箱替代热敏电阻，调节电阻箱阻值，使前后Ig相等，电阻箱的阻值即为热敏电阻对应温度下的阻值。五、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

4、是热敏电阻，为实验中给出的总阻值为1750Ω的滑动变阻器。将置于水浴锅中，注意不能接触水浴锅的壁和底。②调节为1000Ω，为100Ω，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挡（先不要打开水浴锅电源）。③从时开始测量。调节后，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，每隔5℃测定一次，得到热敏电阻的定标曲线。（2）Rt的等效测量

5、：利用已记录的，把热敏电阻换成电阻箱，通过调节电阻箱阻值，使数字万用表显示相应的，从而测出对应的，得到曲线，并根据数据组，对进行变量变换，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）计算温度系数：由求得的b计算相应温度下的热敏电阻的温度系数。六、数据采集：测量热敏电阻的温度系数序号12345678910t/℃T/KIg/mARt/Ω七、数据分析：令Y=lnRt，X=1/T，则A=b，B=lna。用最小二乘法拟合得：A=4064.4，B=-4.2即Y=4064.4

6、X-4.2如图：故电阻特性参数a=e^B=0.b=4064.4又即Rt=0.015*e^(4064.4/T)如图：由此计算相应温度下的热敏电阻的温度系数为温度/K313.15318.15323.15328.15333.15338.15343.15348.15353.15358.15363.15368.15α-0.0414-0.0402-0.0389-0.0377-0.0366-0.0355-0.0345-0.0335-0.0326-0.0317-0.0308-0.0300