热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理

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1、本科实验报告实验名称:热敏电阻温度特性的研宄(略写)实验15热敏电阻温度特性的研究【实验目的和要求】1.研宄热敏电阻的温度特性。2.用作图法和回归法处理数据。【实验原理】1.金属导体电阻金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值A与温度d旬的关系常用以下经验公式表示：Rt=/?0(1+6KT+/?/2+Ct3+...)(1)式中呙是温度为f时的电阻，久为f=时的电阻，•为常系数。在很多情况下，可只取前三项：Rt=R()(+at+br)(2)因为常数6比6Z小很多，在不太大的温度范围内，6可以略去，于是上式可近似写

2、成：式中c称为该金属电阻的温度系数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，它的电阻率力随温度F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，其电阻率力随热力学温度T的关系为Pr=A（）e1（4）式中夂与〃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）吋，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电

3、阻。苏电阻率的温度特性为：式中，、〜为常数，由材料物理性质决定。对（5）式两边取对数，得InRt=B—+AT⑹丄可见与Y成线性关系，若从实验中测得若干个&和对应的r值，通过作阁法可求出A（由截距hA求出）和S（即斜率）。3.实验原理图y温度汁''搅拌器图1实验原理图4.单臂电桥的基本原理用惠斯通电桥测量电阻时，电桥应调节到平衡状态，此时~=0。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，（如图二所示）。我们知道，当电桥

4、处于平衡状态吋G中无电流通过。如果冇一桥臂的阻值发生变化，则电桥失去平衡，7^0,~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冇关。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木原理。下而我们用支路电流法求出~与热敏电阻久的关系。桥路中电流计内阻&，桥臂电阻/?2、均、和电源电动势£均为已知量，电源内阻忽略不计节点八:+/3C根据基尔霍夫第一定律，并注意附阁中的电流参考方向，A、B、D三个节点的电流方程如下：节点B:1{=12+节点D:根据基尔霍

5、夫第二定律，并注意到图屮各双向标量的参考方向，3个网孔的回路电压方程如下：图2单臂电桥原理图回路I:7,^+/^,-/3^3=°回路II:I2R2-I4R4-IgRg=0回路IIL£=/3/?3+/4/?4解以上6个联立方程可得：I（尺2尺3一尺7尺4）E（7）8~RtR2R3+R2RyR4+R3RaRt+R4RtR2+（/?；+R2）（/?3+^4）由上式可知，当R2R3=RTR4^f/,=0,电桥处于平衡状态。当R2R3＞埒/?4时，/v〉0，表示'，的实际方向与参考方向相同；当心/?4时，＜0,表示~的实际

6、方向与参考方向相反。将（7）式整理后求得热敏电阻久:_^RyE-I^R.R^+R^R2R3+R;

7、图5图6【实验仪器】灵敏检流计、电阻箱、热敏电阻、玻璃烧杯、小试管、温度计、EH物理实验仪、电热水壶【实验内容】1.按实验原理图的实验装置接好电路，安装仪器。2.在容器内盛入水，开启直流电源开关，先测出室温吋温度T。和NTC热敏电阻的阻值R。；对水加热，使水温逐渐上升，测试的温度从室温开始，每增加5"C，作一次量记为T：和Ri，直到85°C止。3.用作图法求出温度在室温到85°C范围内的材料系数B。【实验数据】T/°CRt/Q（升温）Rt/Q（降温）平均值Rt/Q2518451821183330156415591

8、561.53512411325128340109011051097.545876907891.5507747967855569068468760602590596654925064997043843643775380375377.580330325327.585285288286.5表1实验数据【实验分析及处理】绘制标定曲线，分析标定特性R-r表2R-t曲线得指数拟合曲线