大学物理研究性实验报告

1、20102011学年度上学期物理实验教学示范中心研究报告物理与电子工程 学院 实验班 专业 1011班学生姓名学号指导教师实验地点实验时间2010年 6月10 日实验名称自组非平衡电桥测热敏电阻R-T关系一、实验的研究现状及主要参考文献1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内，它的电阻率随温度的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻（简称“NTC”元件），其电阻率随热力学温度的关系为（5）式中与为常数，由材料的物理性质决定。也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元

2、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（简称“PTC”元件）。其电阻率的温度特性为：（6）式中、为常数，由材料物理性质决定。在本实验中我们使用的是负温度系数的热敏电阻。对于截面均匀的“NTC”元件，阻值由下式表示：（7）式中为热敏电阻两极间的距离，为热敏电阻横截面积。令，则有：（8）上式说明负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高按指数规律下降，如图2所示，可见其对温度的敏感程度比金属电阻等其它感温元件要高得多。由于具有上述性质，热敏电阻被广泛应用于精密测温和自动控温电路中。对（8）式两边取对数，得 （9）可见与成线性关系，

3、若从实验中测得若干个和对应的值，通过作图法可求出(由截距求出)和(即斜率)。半导体材料的激活能，式中为玻耳兹曼常数(J/K)，将与值代入可求出。根据电阻温度系数的定义： （10）将（8）式代入可求出热敏电阻的电阻温度系数： （11）对于给定材料的热敏电阻，在测得值后，可求出该温度下的电阻温度系数。3非平衡电桥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3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，

4、的大小与该桥臂阻值的变化量有关。如果该电阻为热敏电阻，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高低，这就是利用非平衡电桥测量温度的基本原理参考文献： 1 七参考文献1成正维.大学物理实验M.北京；高等教育出版社，2006,。2杨述武，杨介信，陈国英，普通物理实验（电磁学部分）M，北京；高等教育出版社，19973贾玉润，大学物理实验M,上海；复旦大学出版社，19874凌亚文，华中文，史彤，大学物理实验M,北京，科学出版社，2005二、实验需要的主要仪器设备和材料FQJ-1型非平衡直流电桥 升温加热炉你 热敏传感器三、实验的研究目的测量给定热敏电阻的R-T关系，并研究电

5、桥的桥臂与其灵敏度间的关系四、实验的研究内容先调节R1为固定值，再通过变化R1不断改变R2，R3的大小。通过显示的电压求出Rx.不断反复，多次测量以减少误差 四、实验的创新之处运用单一变量和多次测量减少误差。充分利用非平衡电桥测得精确的试验结果！五、实验结果（包括实验数据、数据分析、实验结论等）温度（）Uout（mV）Rx()304.65-2.11997.319314.25-91.91346.303305.15-5.61961.068314.65-97.71323.669305.65-9.51922.953315.15-103.51295.406306.15-13.61990.562315.6

6、5-108.61257.331306.65-19.01840.983316.15-113.41238.563307.15-22.6185.356316.65-121.51221.013307.65-27.51763.625317.15-126.31186.356308.15-33.01762.851317.65-134.61169.138308.65-37.61685.463318.15-136.71159.321309.15-431652.369318.65-145.21131.943309.65-48.51615.953319.15-151.31100.162310.15-52.11586.631319.65-157.91008.461310.65-58.01545.639320.15-166.31003.963311.15-62.51517.963320.65-169.41003.114311.65-67.11493.361321.15-176.51003.423312.15-71.21471.636321.65-178.91025.363312.65-77.51435.628322.15-182.5986.7645313.15-82.11403.519323.75-200.4976.626313.65-88.21346.628运用了惠斯登电桥。结论图像可得在一