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1、物理实验报告年级专业：姓名：学号：组别：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
2、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Ig0，桥臂电阻之间存在如下关系：R1/R2R3/Rt如果被测电阻的阻值Rt发生改变而其他参数不变，将导致Ig 0，Ig是Rt的函数。因此，可以通过Ig的大小来反映Rt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：UtER1R2R2R1 R3RtRtR3)R3)R2 R3 E Ut(R1则R1 E Ut(R1（2）热敏电阻：用半导体材
3、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bRt aeTdRtRt dT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aa 定义为bT2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，使前后阻箱的阻值即为热敏电阻对应温度下的阻值。Ig相等，电五、实验步骤：（1）热敏温度计定标：如图连接线路（接线时不要打开电源），其中Rt是热敏电阻，R3为实验中调节R1为 1000给出的总阻值为1750 的滑动
4、变阻器。将Rt置于水浴锅中，注意不能接触水浴锅的壁和底。，R2为 100，R3大约处在 1500 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）。从Ig浴锅电源，马上记录下此时温度显示值开始对热敏电阻加热。记录0时开始测量。调节 Ig 0后，先将水浴锅设于“测温”，再打开水t。将水浴锅设于“设定”，旋转“温度设定”旋钮至 90，水浴锅10 组不同温度 t 下的Ig，每隔 5 测定一次，得到热敏电阻的定标曲线t Ig。（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Ig表显示相应的，从而测出对应的，得到曲线，
5、并根据数据组变成表达式 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IgRtR tt(R,T)tbT，对a，b。Rtae进行变量变换，（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序号t/T/KIg/mARt/12345678910七、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-4.29如图：8.58Rnl=Y7.576.52.72.82.933.13.2X=1/Tbx 10-3故 电阻特性参数a=eB=0.0149955
6、7682b=4064.4T R aet又70006500即 Rt=0.015*e(4064.4/T)如图：理论曲线60005500Rt 检测值Rt 测量值5000450040003500/R300025002000150010005000310315320325330335340T/K345350355360365370由此计算相应温度下的热敏电阻的温度系数为abT328.15-0.03772温度/K313.15-0.0414318.15-0.0402323.15-0.0389333.15-0.0366338.15-0.0355343.15-0.0345348.15-0.0335353.15-0.0326358.15-0.0317363.15-0.0308368.15-0.0300