实验报告-非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数

1、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尹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.热敏电阻是用半导体材料制成的非线性电

2、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a定义为：_ dRt _ b以Rid T2hl*5-H非平衡电挤电路图四、实验步骤热敏温度计定标：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1750Q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.调节R1为1000Q, R2为100Q, R3大 约处在1

3、500Q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)。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。 将水浴锅设于设定，旋转温度设定旋钮至90C ,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5C测一次，得到热敏电阻的定标曲线 t-Ig。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

4、小二 乘法拟合得到具体热敏电阻的特性参数a、b。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/CT/K145318.152503556065323.15328.15333.15338.15Ig/mARt/Q0.21644100.28437100.36631000.46325900.5732175 TOC o 1-5 h z 70343.150.690185575348.150.826157580353.150.977134585358.151.129116710六、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

5、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/Qln R318.153.143X10-344108.392323.153.095X 10-337108.219328.153.047X10-331008.039333.153.002X 10-325907.860338.152.957X 10-321757.685343.152.914X10-318557.526348.152.872X 10-315757.362353.152.832X 10-313457.204358.152.792X 10-311677.062根据以上数据，做lnR1/T图有MIn

6、R 1/T 图0. 0026000. 0028000. 0030000. 0032001/r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。，b3821 6 ，作R = aeT的图像，其中a=0.0270, b=3821.6，作函数R = 0.027e t的函数图像如下表：R=ae (b/T)图选取t=62C、72C两组温度作为实验对照组，其中测量数据如下:对照组t/CT/KIg/mAR真实。162335.150.5032423272345.150.74517303821.6由 R =

7、0.027e t可以计算得：3821.6R= 0.027e 335.15 = 2418.1 q验证i3821 6R = 0.027e 345.15 =1737.8 Q验证2则R的验证值和真实值之间的误差为：IR -R I me” 12418.1-24231验证 1 真实 1 x 100% =x 100% = 0.20%R72423| R验证2 -R真实21 x 100% = 11737.8-17301 x 100% = 0.45%R真实21730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 3821 6可以表示为Rt= 0027。T。_ dRt _ b由热敏电阻的电阻温度系数a定义为：以=RtdT = T2计算得a =即热敏电阻的电阻温度系数b 3821.63821.6=T 2T 2T 23821.6 a=-T 2七、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