實現(xiàn)惠斯登電橋測量金屬熱電阻的溫度系數(shù)實驗測量的半自動化

大學(xué)物理設(shè)計性試驗報告實驗名稱：惠斯登電橋測量金屬熱電阻的溫度系數(shù)的改良院系：高分子科學(xué)與工程學(xué)院班級：復(fù)合141姓名：馮今學(xué)號：1403060108惠斯登電橋測量金屬熱電阻的溫度系數(shù)的改良馮今〔青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院復(fù)合141〕摘要在惠斯登電橋?qū)嶒炛?使用恒溫水浴代替燒開的熱水,使溫度計讀數(shù)時間不受惠斯登電橋操作約束。以此到達減小測量誤差的效果,并簡化了實驗操作步驟。關(guān)鍵詞惠斯登電橋；恒溫水??；金屬熱電阻1、引言惠斯登電橋?qū)嶒炇谴髮W(xué)物理實驗電學(xué)局部中一個重要而典型的根底實驗。利用水溫改變調(diào)節(jié)鉑電阻值是該實驗的一個重要組成局部。在實際操作中，對煤油溫度計讀數(shù)同時點按單臂電橋改變阻值時，會因水溫變化產(chǎn)生誤差。在參考文獻[1]中對使用恒溫水浴的優(yōu)勢做了論述,本文從提高測量準確度的角度,對使用恒溫水浴優(yōu)勢做了說明。2、惠斯登電橋測電阻的根本原理電阻溫度系數(shù)，單位符號:1/℃。含義:溫度每升降1°C，材料電阻率的改變量與原電阻率之比，稱為電阻溫度系數(shù)。測量金屬熱電阻溫度系數(shù)的方法一般有兩種，〔1〕伏安法：電流表、電壓表準確度不高，表內(nèi)及線路本身帶有內(nèi)阻誤差，精確度不高，〔2〕電橋法：可以防止伏安法所造成的誤差，精確度很高，操作更簡潔。惠斯登電橋于1843年創(chuàng)造，又叫單臂電橋，用于測量的電阻范圍為，其測量電阻的根本原理是，將待測電阻同標準電阻相比擬以確定待測電阻是標準電阻的多少倍。如下圖，設(shè)待測電阻為,標準電阻。當流過檢流計G的電流時，B、D兩點電位相同。這時有即同時有即在B、D兩點電位相同的狀態(tài)稱為電橋平衡狀態(tài)。一旦電橋平衡后，這時有得出即設(shè), 帶入得為比例臂系數(shù)，，可求出。金屬熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度變化而變化的特性。因此，只要測量出熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。鉑電阻精度高，穩(wěn)定性好，測溫范圍為-200~850℃。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用下式表達：為溫度在t時刻的阻值，為溫度在0℃是對應(yīng)的電阻值，α為熱電阻溫度系數(shù)。3、誤差來源分析與處理在實際操作中，對煤油溫度計讀數(shù)同時點按單臂電橋改變阻值時，會因水溫變化產(chǎn)生誤差。此時，我們將原實驗中燒開的熱水換為超級恒溫水浴鍋，1)向工作室注入水至所需高度，按順序擺放儀器，連接線路。0.1)℃。將鉑電極伸入液面以下。3)100鉑電極的阻值在140~110Ω之間逐漸降低，所以比例臂系數(shù)選0.1，比擬臂開始放在1300Ω。4〕先按下B按鈕，后點動按G按鈕。即按下G按鈕馬上釋放，觀察指針偏轉(zhuǎn)。假設(shè)指針往“—〞標記偏轉(zhuǎn)，應(yīng)該減小比擬臂值，假設(shè)指針往“+〞標記偏轉(zhuǎn)，增大值。5〕每次減小和增加比擬臂值，都要點動一下G按鈕，知道檢流計指針指零。讀出值與比例臂相乘得鉑電極當前阻值，并記下此時恒溫水浴溫度。6)本實驗中，在45~80℃中，每讀完阻值后上調(diào)5℃，共八組。7〕試驗完畢，切斷電源。8〕以為縱坐標，T為橫坐標，作圖求出熱電阻溫度系數(shù)α。使用恒溫水浴,可以提高測量精度,并簡化實驗操作步驟,有利于改良惠斯登電橋?qū)嶒灐⒖嘉墨I[1]屠志淳.水浴鍋在熱學(xué)實驗中的應(yīng)用