物理实验报告
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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:
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: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
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=4064.4X-4.2 如图:
故 电阻特性参数 a=e^B= 0.01499557682 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
第二篇:非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
班别:食营一班 学号:201130600610 姓名:李海波
非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
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。
4.数据记录:
将73℃和83℃描出点大概也在1600欧姆和1160欧姆处
b=3841.89 lna=-3.716
由于电阻温度系数定义为:
即可得