实验报告-非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数

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。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的函数.因此，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：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1750Ω的滑动变阻器.将Rx置于水浴锅中，注意不能接触水浴锅的壁和底.②调节R1为1000Ω，R2为100Ω，R3大约处在1500Ω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/KIg/mARt/Ω145318.150.2164410250323.150.2843710355328.150.3663100460333.150.4632590565338.150.5732175670343.150.6901855775348.150.8261575880353.150.9771345985358.151.129116710六、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+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。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根据以上数据，做lnR～１/T图有由图可知，y=1659.2x-1.5674的斜率为3821.6，截距为-3.6126，有lna=-3.6126，a=0.0270，b=3821.6。作的图像，其中a=0.0270，b=3821.6，作函数的函数图像如下表：选取t=62℃、72℃两组温度作为实验对照组，其中测量数据如下：对照组t/℃T/KIg/mAR真实/Ω162335.150.5032423272345.150.7451730由可以计算得：ΩΩ则R的验证值和真实值之间的误差为：在一定误差允许范围内，可以认为R的测量值等于计算值，即热敏电阻的阻值Rt可以表示为。由热敏电阻的电阻温度系数α定义为：计算得即热敏电阻的电阻温度系数α=实验结论通过非平衡电桥测量热敏电阻的方法，可以测量出热敏电阻具体的特性参数和温度系数，其中在一定的温度范围内，热