實(shí)驗(yàn)報(bào)告-非平衡電橋測(cè)量熱敏電阻的溫度系數(shù)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)5-2非平衡電橋測(cè)量熱敏電阻的溫度系數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠梅瞧胶怆姌蜓芯繜崦綦娮杼匦?，并求出具體熱敏電阻的特性參數(shù)和溫度系數(shù)實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、數(shù)字萬(wàn)用表、ZX-21型電阻箱、滑線變阻器、固定電阻器、水浴鍋、溫度計(jì)、直流穩(wěn)壓電源等。實(shí)驗(yàn)原理（1）在電橋平衡時(shí)，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(cè)電阻的阻值Rx發(fā)生改變而其他參數(shù)不變，將導(dǎo)致Ig≠0，Ig是Rx的函數(shù).因此，可以通過(guò)Ig的大小來(lái)反映Rx的變化。這種電橋稱(chēng)為非平衡電橋，它在溫度計(jì)、應(yīng)變片、固體壓力計(jì)等的測(cè)量電路中有廣泛應(yīng)用.（2）熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的非線性電阻，其特點(diǎn)是電阻對(duì)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(dǎo)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(xué)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)α定義為：四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）熱敏溫度計(jì)定標(biāo)：①如圖連接線路（接線時(shí)不要打開(kāi)電源），其中Rx為熱敏電阻，R3為試驗(yàn)中給出的總阻值為1750Ω的滑動(dòng)變阻器.將Rx置于水浴鍋中，注意不能接觸水浴鍋的壁和底.②調(diào)節(jié)R1為1000Ω，R2為100Ω，R3大約處在1500Ω的位置，打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電源電壓為2V，數(shù)字萬(wàn)用表置于2mA檔(先不要打開(kāi)水浴鍋電源）。③從Ig=0時(shí)開(kāi)始測(cè)量。調(diào)節(jié)Ig=0后，先將水浴鍋設(shè)于“測(cè)溫”，再打開(kāi)水浴鍋電源，馬上記錄下此時(shí)溫度顯示值t。④將水浴鍋設(shè)于"設(shè)定",旋轉(zhuǎn)"溫度設(shè)定"旋鈕至90℃,水浴鍋開(kāi)始對(duì)熱敏電阻加熱。記錄10組不同溫度t下的Ig,每隔5℃測(cè)一次,得到熱敏電阻的定標(biāo)曲線t-Ig。（2）利用已記錄的Ig,把熱敏電阻換成電阻箱,通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使數(shù)字萬(wàn)用表顯示相應(yīng)的Ig,從而測(cè)出對(duì)應(yīng)的Rt,得到Rt-t曲線,并根據(jù)數(shù)據(jù)組（Rt，T）,對(duì)Rt=aexp(b/T)進(jìn)行變量變換,變成表達(dá)式Y(jié)=A+BX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。（3）由求得的B，計(jì)算相應(yīng)溫度下的熱敏電阻的溫度系數(shù)。五、數(shù)據(jù)收集項(xiàng)目/實(shí)驗(yàn)次數(shù)t/℃T/KIg/mARt/Ω145318.150.2164410250323.150.2843710355328.150.3663100460333.150.4632590565338.150.5732175670343.150.6901855775348.150.8261575880353.150.9771345985358.151.129116710六、數(shù)據(jù)處理根據(jù)數(shù)據(jù)組（Rt，T）,對(duì)Rt=aexp(b/T)進(jìn)行變量變換,變成表達(dá)式Y(jié)=A+BX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/ΩlnR318.153.143×10-344108.392323.153.095×10-337108.219328.153.047×10-331008.039333.153.002×10-325907.860338.152.957×10-321757.685343.152.914×10-318557.526348.152.872×10-315757.362353.152.832×10-313457.204358.152.792×10-311677.062根據(jù)以上數(shù)據(jù)，做lnR～１/T圖有由圖可知，y=1659.2x-1.5674的斜率為3821.6，截距為-3.6126，有l(wèi)na=-3.6126，a=0.0270，b=3821.6。作的圖像，其中a=0.0270，b=3821.6，作函數(shù)的函數(shù)圖像如下表：選取t=62℃、72℃兩組溫度作為實(shí)驗(yàn)對(duì)照組，其中測(cè)量數(shù)據(jù)如下：對(duì)照組t/℃T/KIg/mAR真實(shí)/Ω162335.150.5032423272345.150.7451730由可以計(jì)算得：ΩΩ則R的驗(yàn)證值和真實(shí)值之間的誤差為：在一定誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為R的測(cè)量值等于計(jì)算值，即熱敏電阻的阻值Rt可以表示為。由熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)α定義為：計(jì)算得即熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)α=實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過(guò)非平衡電橋測(cè)量熱敏電阻的方法，可以測(cè)量出熱敏電阻具體的特性參數(shù)和溫度系數(shù)，其中在一定的溫度范圍內(nèi)，熱