热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理

1、. 本科实验报告 实验名称:热敏电阻温度特性的研究 （略写） 实验15热敏电阻温度特性的研究 【实验目的和要求】 1. 研究热敏电阻的温度特性。 2. 用作图法和回归法处理数据。 【实验原理】 1 金属导体电阻 金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值与温度间的关系常用以下tRt经验公式表示： ?23 （1） ?t?btct?RR)1(0t0C时的电阻，为常系数。是温度为时的电阻，为 式中?c,b,0?ttRR0t在很多情况下，可只取前三项： （2） ?2 ?)1(RRtbt0t因为常数比小很多，在不太大的温度范围内，可以略去，于是上式可近似?bb写成： ;. . （3） ?)1tR(R0t式

2、中称为该金属电阻的温度系数。 ?2 半导体热敏电阻 热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围?T的变化而显著地变化，它的电阻率因而能直接将温度的变化转换随温度内，T为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热?T的关系为敏电阻，其电阻率 随热力学温度T?T/B?Ae （4） 0TAB为常数，由材料的物理性质决定。与式中 0也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻。其电阻率的温度特性为： ?TB?eA （5） TB?A为常数，

3、由材料物理性质决定。式中、 对（5）式两边取对数，得 1lnR?Bln?AT T （6 ） 1RRln TT值，通过作图与和对应的可见成线性关系，若从实验中测得若干个TTlnABA(即斜率)和。 法可求出(由截距求出 3. 实验原理图 ;. . 图1 实验原理图 4. 单臂电桥的基本原理 用惠斯通电桥测量电阻时，电桥应调节到平衡状态，此时。但有时被0?Ig测电阻阻值变化很快(如热敏电阻)，电桥很难调节到平衡状态，此时用非平衡电桥测量较为方便。 非平衡电桥是指工作于不平衡状态下的电桥，（如图二所示）。我们知道，当电桥处于平衡状态时G中无电流通过。如果有一桥臂的阻值发生变化，则电桥失去平衡，的大小

4、与该桥臂阻值的变化量有关。如果该电阻为热敏电阻，0?IIgg则其阻值的变化量又与温度改变量有关。这样，就可以用的大小来表征温度的Ig高低，这就是利用非平衡电桥测量温度的基本原理。 下面我们用支路电流法求出与热敏电阻的关系。桥路中电流计内阻，RIRggT桥臂电阻、和电源电动势均为已知量，电源内阻忽略不计。 ERRR423根据基尔霍夫第一定律，并注意附图中的电流参考方向，A、B、D三个节点 的电流方程如下：BRI2T ：节点AII?I?R2Ig31I1GCA 节点B：II?Ig12I3R4R3I4D ?：节点DIII43gI 根据基尔霍夫第二定律，并注E 意到图中各双向标量的参考方向， 个网孔的回

5、路电压方程如下： 3?RR?IIR?I 单臂电桥原理图回路：图20 3g1gT3 回路： ?0IRIRIRg422g4 回路：R?IE?IR4433 6个联立方程可得：解以上?ERRR)R(7) （42T3?Ig ?)R)(RRRRRRRRR(RRRRRRR44g343T24TT23T223时，时，0?0?当由上式可知，当电桥处于平衡状态。，?IIRRRRRRRRgg43423T2T时，0?的实际方，表示的实际方向与参考方向相同；当表示?IIIRRRRggg42T3 向与参考方向相反。;. . ：7）式整理后求得热敏电阻将（RT?)RRRRI(RRRRERRR (8) 4ggg23232234

6、 ?RT?ERRRRRRRRRR)(IR4334g23442gg与也就是说以及与与都是一一对应的，（从上式和4）式可以看出，TIIRRggTT并将微安表刻度盘的电流分度值，有着确定的关系。如果我们用微安表测量ITg用热敏这样的组合就可以用来测量温度，称为半导体温度计。改为温度分度值，在具有体积小，对温度变化反应灵敏和便于遥控等特点，电阻做温度计的探头， 测温技术、自动控制技术等领域有着广泛的应用。 4 图图3 6 图5 图 【实验仪器】物理实验仪、灵敏检流计、电阻箱、热敏电阻、玻璃烧杯、小试管、温度计、EH;. . 电热水壶 【实验内容】 1按实验原理图的实验装置接好电路，安装仪器。 2在容器

7、内盛入水，开启直流电源开关，先测出室温时温度T和NTC热敏0电阻的阻值R; 对水加热，使水温逐渐上升,测试的温度从室温开始，每增加5，0作一次量记为T和R，直到85止。 ii 3 用作图法求出温度在室温到85 范围内的材料系数B 。 【实验数据】 T/ R/（升温） R/（降温） 平均值R/ TTT1845 1821 25 1833 1561.5 30 1559 1564 1283 35 1325 1241 1097.5 1105 1090 40 891.5 876 907 45 785 774 50 796 687 55 690 684 596 602 590 60 499 492 506 65 437 70 438 436 377.5 75 380 375 327.5 330 80 325 286.5 85 288 285 表1 实验数据 【实验分析及处理】 绘制标定曲线，分析标定特性 ;. . R-t曲线如下：作出 R-t曲线 曲线 表2 R-t，时候的斜率为-25，电阻值为785,得指数拟合曲线y = 3786.9e（-0.0308x）得501? 03180()25.那么温度系数 17851R?ln 做出曲线： tT Rln1曲线 R?ln tT 1-1 /T 1R?ln曲线 表3 tT lnR?3.52,R?0.0297?，B=3290 从图中可以知道? B3