热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理.docx

本科实验报告: 热敏电阻温度特性的研究（ 略写 ）实验 15 热敏电阻温度特性的研究【实验目的和要求】1. 研究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 . 金属导体电阻经验公式表金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值Rt 与温度t 间的关系常用以下示：( 1)Rt Ro (1 t bt ct )式中Rt是温度为t时的电阻，Ro为t 00C时的电阻，，b,c为常系数在很多情况下，可只取前三项：Rt Ro （l t bt ）（ 2）因为常数 b 比 小很多，在不太大的温度范围内， b 可以略去，于是上式可近似 写成：Rt Ro（l t）（ 3）式中 称为该金属电阻的温度系数2 . 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T 随温度 T 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T 随热力学温度T 的关系为A B /T T A0e（ 4）式中Ao 与 B 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）时，电阻率会急剧上升，称 为正温度系数热敏电阻。

其电阻率的温度特性为 :b t t A e（5）式中 A、 B 为常数，由材料物理性质决定对（5）式两边取对数，得1In Rt B In ATRT和对应的T值，通过作图1可见InRT与f成线性关系，若从实验中测得若干个 法可求由A （由截距In A求生）和B （即斜率）3 .实验原理图I ，*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Ig 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，Ig 0, Ig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Ig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下面我们用支路电流法求生Ig与热敏电阻Rt的关系桥路中电流计内阻Rg,桥臂电阻R2、R3、R4和电源电动势E均为已知量，电源内阻忽略不计根据基尔霍夫第一定律，并注意附图中的电流参考方向,A、B、D三个节点的电流方程如下：节点 Il I3节点 B: II节点D I4根据基尔霍夫第二定律，并注意到图中各双向标量的参考方向3个网孔的回路电压方程如下回路 I ： 1 1 RT 1 g Rg 1 3R3回路 U： I2R2 I4R4 IgRg回路川：E 1 3R3 I4R4解以上6个联立方程可得：图2单臂电桥原理图RT R23 R2 R3R4(R2 R3 RTR4)3R4 RT R4 RT R2R2)(R3 R4)由上式可知，当 R2R3 RTR4时，lg 0,电桥处于平衡状态。

R2 R3 RT R4 时，I g 0,表示I g的实际方向与参考方向相同；当R2R3 Rr R4 时,Ig0,表示I g的实际方向与参考方向相反将（7）式整理后求得热敏电阻RT :R2 R3 e I g (R 2 R3 R4^R T I g (r 2 R 3 R3 r 4Rg r2 r3R4R2 Rg R3 RgRg r2 r4 )R4 ) R4E(8)从上式和（4）式可以看由，Ig与RT以及RT与T都是 对应的，也就是说Ig与T有着确定的关系如果我们用微安表测量Ig,并将微安表刻度盘的电流分度值改为温度分度 值，这样的组合就可以用来测量温度，称为半导体温度计用热敏 电阻做温度计的探头，具有体积小，对温度变化反应灵敏和便于遥控等特点,测温技术、自动控制技术等领域有着广泛的应用图3图4图6 图5【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，先测由室温时温度To和NTC热敏电阻的阻值 咫对水加热，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Ti和R,直到85 C止3 .用作图法求生温度在室温到85C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/ Q2518451821183330156415591561.53512411325128340109011051097.545876907891.5507747967855569068468760602590596654925064997043843643775380375377.580330325327.585285288286.5表1实验数据【实验分析及处理】作出R-t曲线如下:绘制标定曲线，分析标定特性R-t曲线表2 R-t曲线得指数拟合曲线y =3786.9eA （-0.0308x ）,得50 C时候的斜率为-25 ,电阻值为785 Q,那么温度系数(25)0.03181785从图中可以知道In R3.52, R 0.0297, B=3290那么有2B3290T7(273 50) 20.0315【问题与建议】到几十欧姆，这实验误差的主要来源是对相应温度点的电阻值的测定的不准确，其误差可以达 主要是由于温度计的不精确和热敏电阻对温度变化的敏感性造成的，本实验的精确度并不高。