非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数

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。0 ，桥臂电阻之间存在如下关系:在电桥平衡时，桥路中的电流IgRiRs-J5_mjT|1R 1 /& R 3 / R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 Ig是Rt的函数。因此，可以通过 的大小来反映Rt的变化。这种电桥称为非平衡电桥。非平衡电桥桥路的输出当电源的输出电压E定时，R2电压Ut为：UER13R R 2R tRt则r2 R e + q ( R +r3 )Ri e - q ( R R3)（2）热敏电阻：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 二 Tae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dR tba Rt dTT2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 Ig相等，电 阻箱的阻值即为热敏电阻对应温度下的阻值。五、实验步骤:，其中Rt是热敏电阻，r3为实验中(1)热敏温度计定标:如图连接线路(接线时不要打开电源)给出的总阻值为1750 Q的滑动变阻器。将R t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100 Q，R3大约处在1500 Q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浴锅电源，马上记录下此时温度显示值挡(先不要打开水浴锅电源)。从【g=0时开始测量。调节 I二 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，水浴锅开始对热敏电阻加热。记录10组不同温度 下的】g，每隔5C测定一次，得到热敏电阻的定标曲线t - g|I(2 ) Rt的等效测量：利用已记录的g，把热敏电阻换成电阻箱，通过调节电阻箱阻值，使数字万用表显示相应的h从而测出对应的Rt，得到Rt曲线，并根据数据组 变成表达式Y二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(R ,T)bR aeT对七一进行变量变换,a，bo(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12345678910t/CT/KI /mAgR /QtB=lna 。七、数据分析： 令 Y=lnRt，X=1/T ，则 A=b ,用最小乘法拟合得：A=4064.4 ， B= -4.2即 Y=40644X-4.2如图:故电阻特性参数 a=eB= 0.01499557682b=4064.4bae又RtT/K即 Rt二 0.015 *e,4064.4/T如图:温度/K :313.15318.15323.15328.15333.15338.15343.15348.15353.15358.15363.15368.15a-0.0414-0.0402-0.0389-0.0377-0.0366-0.0355-0.0345-0.0335-0.0326-0.0317-0.0308-0.0300由此计算相应温度下的热敏电阻的温度系数为T 2