大物仿真实验报告

大学物理仿真实验

---------------热敏电阻温度特性曲线实验实验名称：热敏电阻温度特性曲线实验

一．实验简介：

热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。二．实验目的：

了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。

三．实验原理：

半导体热敏电阻的电阻—温度特性

热敏电阻的电阻值与温度的关系为：

A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：

R t是在温度为t时的电阻值。惠斯通电桥的工作原理

如图所示：

四个电阻R0，R1，R2，Rx组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx就是待测电阻。在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。当B和D

两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有Rx = (R1/R2)·R0，(R1/R2)和R0都已知，Rx即可求出。

电桥灵敏度的定义为：

式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量，Δn越大，说明电桥灵敏度越高。实验仪器四．实验装置：

直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器。

五．实验内容：

从室温开始，每隔5°C测量一次Rt，直到85°C。撤去电炉，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的Rt。求升温和降温时的各Rt的平均值，然后绘制出热敏电阻的Rt-t特性曲线。求出t＝50°C点的电阻温度系数。作ln Rt ~ (1 / T)曲线，确定式(1)中常数A和B,再由（2）式求α (50°C时)。

六．实验所测数据：

?不同T所对应的Rt 值

?R t均值，1 / T，及ln R t的值

七．数据处理：

1.热敏电阻的R t-t特性曲线

数据点连线作图

在图上找到T=50所对应的点做切线，可以求得切线的斜率：

K=（500-0）/(0-85)=5.88

由

由此计算出：α=-0.031

二次拟合的曲线：

在图上找到T=50所对应的点做切线，可以求得切线的斜率：

K=（495-0）/(0-84)=5.89

由

由此计算出：α=--0.031

2.ln R t -- (1 / T)曲线

仿真实验画出图线如下图所示

但计算机仿真实验画出的曲线图中A的值计算有误，正确的A=0.0153.将图修正后如下：

A=0.0153，B=3047.5383

由此写出

R t= 0.0153

由此

当T=50时，

思考题：

1. 如何提高电桥的灵敏度？

答：电桥的灵敏度和电源电压，检流计的灵敏度成正比，因此提高电源电压，检流计的灵敏度能提高电桥灵敏度。另外，检流计电阻，桥臂总阻值，桥臂电阻比也关系到电桥的灵敏度，因此合适的桥臂总阻值，桥臂电阻比也能提高电桥灵敏度。

2. 电桥选择不同量程时，对结果的准确度(有效数字)有何影响？

答：第1测量盘（×1000），即第1测量盘不置于“0”时，结果的有效数字位数都为四位。但选择不同量程时，电阻精确到的小数位数不同。选择量程时，要尽量使能读取四位有效数字，即第1测量盘不置于“0”。