实验报告-非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数.doc

大学物理实验报告实验 5-2 非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数一、实验目的用非平衡电桥研究热敏电阻特性,并求出具体热敏电阻的特性参数和温度系数二、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、直流稳压电源等。三、实验原理(1)在电桥平衡时,桥路中的电流 Ig=0 (如图),桥臂电阻之间存在如下关系: R1/R2=Rx/R3 如果被测电阻的阻值 Rx发生改变而其他参数不变,将导致 Ig≠0,Ig是Rx ,可以通过 Ig的大小来反映 Rx的变化。这种电桥称为非平衡电桥, 它在温度计、应变片、固体压力计等的测量电路中有广泛应用. (2) 热敏电阻是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二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Rt可表示为: Rt=aexp(b/T) 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α定义为: 2dT b RtdT Rt????四、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 Rx 为热敏电阻,R3为试验中给出的总阻值为 1750 ,注意不能接触水浴锅的壁和底.②调节 R1为1000 Ω,R2为100 Ω,R3大约处在 1500 Ω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 Rt,得到 Rt-t 曲线,并根据数据组(Rt,T),对Rt=aexp(b/T) 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。五、数据收集项目/实验次数 t/℃T/K Ig/mA Rt/ Ω 4410 3710 3100 2590 2175 1855 1575 1345 1167 10 六、数据处理根据数据组(Rt,T),对Rt=aexp(b/T) 进行变量变换,变成表达式 Y=A+B X 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。 T(K) 1/T ( 1/k ) Rt/ Ω lnR ×10 -34410 ×10 -33710 3.