一、 名称:非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
二、 目的:
1、 掌握非平衡电桥的工作原理。
2、 了解金属导体的电阻随温度变化的规律。
3、 了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。
4、 学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。
三、 仪器:
1、 热敏电阻。
2、 数字万用表。
3、 ZX-21型电阻箱。
4、 滑线变阻器。
5、 固定电阻器。
6、 水浴锅。
7、 温度计。
8、 直流稳压电源等。
四、 原理:
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:… (10),将(8)式代入可求出热敏电阻的电阻温度系数:… (11),对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。
五、 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),其中为热敏电阻,为试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,得到-t曲线,并根据数据组(,T),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、 由求得的B,计算相应温度下的热敏电阻的温度系数。
六、 记录:
七、 数据处理:
→ →
令, 得
由上表中的数据可计算出a=0.01746,b=3892.81
由得到以上α值。
第二篇:非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
班别:食营一班 学号:** 姓名:**
1.实验目的:
掌握非平衡电桥的工作原理;
了解金属导体的电阻随温度变化的规律;
了解热敏电阻的电阻值与温度的关系;
学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。
2.实验原理:
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。因此可通过的大小来反映的变化。这种电桥成为非平衡电桥。
热敏电阻是用半导体材料制成的非线性电阻,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:
热敏电阻的电阻温度系数定义为:
3.实验步骤:
连接电路。将置于水浴锅中。调节为,为,大约处于的位置,打开直流稳压电源,调节电源电压为,数字万用表置于挡。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,马上记下此时温度显示值。将水浴锅设于“设定”,旋转“温度设定”至90℃,水浴锅开始对热敏电阻加热,记录10组不同温度下的,每隔5℃测一次,得热敏电阻定标曲线。
利用已记录的,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,从而测出对应的,得到曲线,并根据数据组,对进行变量变换,变成表达式形式,用最小二乘法拟合得到具体热敏电阻的特性参数。由求得的,计算相应温度下的热敏电阻的温度系数。