大學(xué)物理研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

20102011學(xué)年度上學(xué)期物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心研究報(bào)告物理與電子工程 學(xué)院 實(shí)驗(yàn)班 專(zhuān)業(yè) 1011班學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2010年 6月10 日實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)自組非平衡電橋測(cè)熱敏電阻R-T關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)的研究現(xiàn)狀及主要參考文獻(xiàn)1半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，是一種敏感元件。其特點(diǎn)是在一定的溫度范圍內(nèi)，它的電阻率隨溫度的變化而顯著地變化，因而能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化。一般半導(dǎo)體熱敏電阻隨溫度升高電阻率下降，稱(chēng)為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（簡(jiǎn)稱(chēng)“NTC”元件），其電阻率隨熱力學(xué)溫度的關(guān)系為（5）式中與為常數(shù)，由材料的物理性質(zhì)決定。也有些半導(dǎo)體熱敏電阻，例如鈦酸鋇摻入微量稀土元素，采用陶瓷制造工藝燒結(jié)而成的熱敏電阻在溫度升高到某特定范圍（居里點(diǎn)）時(shí)，電阻率會(huì)急劇上升，稱(chēng)為正溫度系數(shù)熱敏電阻（簡(jiǎn)稱(chēng)“PTC”元件）。其電阻率的溫度特性為：（6）式中、為常數(shù)，由材料物理性質(zhì)決定。在本實(shí)驗(yàn)中我們使用的是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。對(duì)于截面均勻的“NTC”元件，阻值由下式表示：（7）式中為熱敏電阻兩極間的距離，為熱敏電阻橫截面積。令，則有：（8）上式說(shuō)明負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度升高按指數(shù)規(guī)律下降，如圖2所示，可見(jiàn)其對(duì)溫度的敏感程度比金屬電阻等其它感溫元件要高得多。由于具有上述性質(zhì)，熱敏電阻被廣泛應(yīng)用于精密測(cè)溫和自動(dòng)控溫電路中。對(duì)（8）式兩邊取對(duì)數(shù)，得 （9）可見(jiàn)與成線性關(guān)系，若從實(shí)驗(yàn)中測(cè)得若干個(gè)和對(duì)應(yīng)的值，通過(guò)作圖法可求出(由截距求出)和(即斜率)。半導(dǎo)體材料的激活能，式中為玻耳茲曼常數(shù)(J/K)，將與值代入可求出。根據(jù)電阻溫度系數(shù)的定義： （10）將（8）式代入可求出熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)： （11）對(duì)于給定材料的熱敏電阻，在測(cè)得值后，可求出該溫度下的電阻溫度系數(shù)。3非平衡電橋用惠斯通電橋測(cè)量電阻時(shí)，電橋應(yīng)調(diào)節(jié)到平衡狀態(tài)，此時(shí)。但有時(shí)被測(cè)電阻阻值變化很快(如熱敏電阻)，電橋很難調(diào)節(jié)到平衡狀態(tài)，此時(shí)用非平衡電橋測(cè)量較為方便。非平衡電橋是指工作于不平衡狀態(tài)下的電橋，如圖3所示。我們知道，當(dāng)電橋處于平衡狀態(tài)時(shí)G中無(wú)電流通過(guò)。如果有一橋臂的阻值發(fā)生變化，則電橋失去平衡，的大小與該橋臂阻值的變化量有關(guān)。如果該電阻為熱敏電阻，則其阻值的變化量又與溫度改變量有關(guān)。這樣，就可以用的大小來(lái)表征溫度的高低，這就是利用非平衡電橋測(cè)量溫度的基本原理參考文獻(xiàn)： 1 七參考文獻(xiàn)1成正維.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)M.北京；高等教育出版社，2006,。2楊述武，楊介信，陳國(guó)英，普通物理實(shí)驗(yàn)（電磁學(xué)部分）M，北京；高等教育出版社，19973賈玉潤(rùn)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)M,上海；復(fù)旦大學(xué)出版社，19874凌亞文，華中文，史彤，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)M,北京，科學(xué)出版社，2005二、實(shí)驗(yàn)需要的主要儀器設(shè)備和材料FQJ-1型非平衡直流電橋 升溫加熱爐你 熱敏傳感器三、實(shí)驗(yàn)的研究目的測(cè)量給定熱敏電阻的R-T關(guān)系，并研究電橋的橋臂與其靈敏度間的關(guān)系四、實(shí)驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容先調(diào)節(jié)R1為固定值，再通過(guò)變化R1不斷改變R2，R3的大小。通過(guò)顯示的電壓求出Rx.不斷反復(fù)，多次測(cè)量以減少誤差 四、實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處運(yùn)用單一變量和多次測(cè)量減少誤差。充分利用非平衡電橋測(cè)得精確的試驗(yàn)結(jié)果！五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等）溫度（）Uout（mV）Rx()304.65-2.11997.319314.25-91.91346.303305.15-5.61961.068314.65-97.71323.669305.65-9.51922.953315.15-103.51295.406306.15-13.61990.562315.65-108.61257.331306.65-19.01840.983316.15-113.41238.563307.15-22.6185.356316.65-121.51221.013307.65-27.51763.625317.15-126.31186.356308.15-33.01762.851317.65-134.61169.138308.65-37.61685.463318.15-136.71159.321309.15-431652.369318.65-145.21131.943309.65-48.51615.953319.15-151.31100.162310.15-52.11586.631319.65-157.91008.461310.65-58.01545.639320.15-166.31003.963311.15-62.51517.963320.65-169.41003.114311.65-67.11493.361321.15-176.51003.423312.15-71.21471.636321.65-178.91025.363312.65-77.51435.628322.15-182.5986.7645313.15-82.11403.519323.75-200.4976.626313.65-88.21346.628運(yùn)用了惠