實驗報告-非平衡電橋測量熱敏電阻的溫度系數(shù)

1、大學物理實驗報告實驗5-2非平衡電橋測量熱敏電阻的溫度系數(shù)一、實驗目的用非平衡電橋研究熱敏電阻特性，并求出具體熱敏電阻的特性參數(shù)和溫度系數(shù)二、實驗器材熱敏電阻、數(shù)字萬用表、ZX-21型電阻箱、滑線變阻器、固定電阻器、水浴鍋、 溫度計、直流穩(wěn)壓電源等。三、實驗原理在電橋平衡時，橋路中的電流Ig=0(如圖)，橋臂電阻之間存在如下 關(guān)系：R1/R2=Rx/R3如果被測電阻的阻值Rx發(fā)生改變而其他參數(shù)不變，將導致Ig尹0, Ig是Rx 的函數(shù).因此，可以通過Ig的大小來反映Rx的變化。這種電橋稱為非平衡電橋， 它在溫度計、應變片、固體壓力計等的測量電路中有廣泛應用.熱敏電阻是用半導體材料制成的非線性電

2、阻，其特點是電阻對溫度變 化非常靈敏.與絕大多數(shù)金屬電阻率隨溫度升高二緩慢增大的情況完全不同，半 導體熱敏電阻隨溫度升高，電阻率很快減少.在一定溫度范圍內(nèi)，熱敏電阻的阻 值Rt可表示為：Rt=aexp(b/T)式中T為熱力學溫度,a、b為常量，其值與材料性質(zhì)有關(guān).熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)a定義為：_ dRt _ b以Rid T2hl*5-H非平衡電擠電路圖四、實驗步驟熱敏溫度計定標：如圖連接線路(接線時不要打開電源)，其中Rx 為熱敏電阻，R3為試驗中給出的總阻值為1750Q的滑動變阻器.將Rx置于水浴 鍋中，注意不能接觸水浴鍋的壁和底.調(diào)節(jié)R1為1000Q, R2為100Q, R3大 約處在1

3、500Q的位置，打開直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電源電壓為2V，數(shù)字萬用表置 于2mA檔(先不要打開水浴鍋電源)。從Ig=0時開始測量。調(diào)節(jié)Ig=0后，先 將水浴鍋設(shè)于“測溫”，再打開水浴鍋電源，馬上記錄下此時溫度顯示值t。 將水浴鍋設(shè)于設(shè)定，旋轉(zhuǎn)溫度設(shè)定旋鈕至90C ,水浴鍋開始對熱敏電阻加 熱。記錄10組不同溫度t下的Ig,每隔5C測一次，得到熱敏電阻的定標曲線 t-Ig。利用已記錄的Ig，把熱敏電阻換成電阻箱，通過調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使 數(shù)字萬用表顯示相應的Ig,從而測出對應的Rt,得到Rt-t曲線,并根據(jù)數(shù)據(jù)組(Rt，T),對Rt=aexp(b/T)進行變量變換，變成表達式Y(jié)=A+BX形式，利用最

4、小二 乘法擬合得到具體熱敏電阻的特性參數(shù)a、b。由求得的B，計算相應溫度下的熱敏電阻的溫度系數(shù)。五、數(shù)據(jù)收集項目/實驗次數(shù)t/CT/K145318.152503556065323.15328.15333.15338.15Ig/mARt/Q0.21644100.28437100.36631000.46325900.5732175 TOC o 1-5 h z 70343.150.690185575348.150.826157580353.150.977134585358.151.129116710六、數(shù)據(jù)處理根據(jù)數(shù)據(jù)組(Rt, T)，對Rt=aexp(b/T)進行變量變換，變成表達式Y(jié)=A+BX

5、形式，利用最小二乘法擬合得到具體熱敏電阻的特性參數(shù)a、b。T(K)1/T (1/k)Rt/Qln R318.153.143X10-344108.392323.153.095X 10-337108.219328.153.047X10-331008.039333.153.002X 10-325907.860338.152.957X 10-321757.685343.152.914X10-318557.526348.152.872X 10-315757.362353.152.832X 10-313457.204358.152.792X 10-311677.062根據(jù)以上數(shù)據(jù)，做lnR1/T圖有MIn

6、R 1/T 圖0. 0026000. 0028000. 0030000. 0032001/r由圖可知,y=1659.2x-1.5674 的斜率為 3821.6,截距為-3.6126,有 lna=-3.6126,a=0.0270, b=3821.6。，b3821 6 ，作R = aeT的圖像，其中a=0.0270, b=3821.6，作函數(shù)R = 0.027e t的函數(shù)圖像如下表：R=ae (b/T)圖選取t=62C、72C兩組溫度作為實驗對照組，其中測量數(shù)據(jù)如下:對照組t/CT/KIg/mAR真實。162335.150.5032423272345.150.74517303821.6由 R =

7、0.027e t可以計算得：3821.6R= 0.027e 335.15 = 2418.1 q驗證i3821 6R = 0.027e 345.15 =1737.8 Q驗證2則R的驗證值和真實值之間的誤差為：IR -R I me” 12418.1-24231驗證 1 真實 1 x 100% =x 100% = 0.20%R72423| R驗證2 -R真實21 x 100% = 11737.8-17301 x 100% = 0.45%R真實21730在一定誤差允許范圍內(nèi)，可以認為R的測量值等于計算值，即熱敏電阻的阻值Rt 3821 6可以表示為Rt= 0027。T。_ dRt _ b由熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)a定義為：以=RtdT = T2計算得a =即熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)b 3821.63821.6=T 2T 2T 23821.6 a=-T 2七、實驗結(jié)論通過非平衡電橋測量熱敏電阻的方法，可以測量出熱敏電阻具體的特性參數(shù) 和溫度系數(shù)，其中在一