金属导体电阻温度系数实验数据处理方法的比较
金属电阻率及其温度系数和换算方法
金属电阻率及其温度系数
2002-11-26
2.5電阻溫度係數:
1.電阻大小與溫度的關係:
(1)正電阻溫度係數:電阻值隨溫度的增加而增大,如金屬材料
(2)負電阻溫度係數:電阻值隨溫度的增加而下降,如半導體,絕緣體及其它非金屬材料
2.電阻溫度係數( ):
(1)金屬材料之電阻與溫度關係曲線:如圖(5-1)
(圖5-1)
註 a.金屬材料在溫度極高及極低下,電阻與溫度呈非線性關係
b.-T° C稱為推論絕對溫度(零電阻溫度)
c.-273° C為絕對溫,SI單位制定義-273°C=0° K(克氏溫度)
(2)電阻溫度係數( ):溫度升高1° C,所增加的電阻與原溫度電阻的比.如圖(5-1)即
或
a.材料0°C之電阻溫度係數( ): .T:推論零電阻溫度
b.材料 C之電阻溫度係數( ):
c.材料之各溫度之電阻溫度係數與電阻乘積為定
值: ....
d.材料在不同溫度之電阻比: (T:材料之推論零電阻溫度)
材料為銅時則
e.兩材料串聯之總電阻溫度係數:
說明: t=0° C時兩電阻之電阻及電阻溫度係數如下圖
例1.已知銅在0° C時之電阻溫度係數為0.00427,則60° C時之電阻溫度係數為多少?
解:
例2.溫度60° C時,銅線之電阻為0.54,若溫度下降20° C後,該電阻為多少?
解:
R 1=0.503。
热敏电阻温度特性及研究带实验数据处理
本科实验报告实验名称: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． 金属导体电阻金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示：)1(320 ++++=ct bt t R R t α （1）式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。
在很多情况下，可只取前三项：)1(20bt t R R t ++=α （2）因为常数b 比α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：)1(0t R R t α+=（3）式中α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 ρ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 ρ随热力学温度T 的关系为TB T e A /0=ρ （4）式中0A 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： TB T e A ⋅'=ρρ （5）式中A '、ρB 为常数，由材料物理性质决定。
对（5）式两边取对数，得A T BR T ln 1ln += （6）可见T R ln 与T 1成线性关系，若从实验中测得若干个T R 和对应的T 值，通过作图法可求出A (由截距A ln 求出)和B (即斜率)。
3. 实验原理图图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=g I 。
金属导体的电阻与什么有关
⾦属导体的电阻与什么有关
电阻元件的电阻值⼤⼩⼀般与温度有关，还与导体长度、横截⾯积、材料有关。
多数(⾦属)的电阻随温度的升⾼⽽升⾼，⼀些半导体却相反。
如:玻璃，碳在温度⼀定的情况下，有公式R=ρl/s其中的ρ就是电阻率，l为材料的长度，单位为m，s为⾯积，单位为平⽅⽶。
电阻率相关知识
电阻率是⽤来表⽰各种物质电阻特性的物理量，某种材料制成的长为1⽶，横截⾯积为1平⽅⽶的导体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率。
它反映物质对电流阻碍作⽤的属性，它与物质的种类有关，还受温度影响。
1、电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。
在温度变化不⼤的范围内，⼏乎所有⾦属的电阻率都随温度作线性变化，即ρ=ρ0(1+at)，式中t是摄⽒温度，ρ是0℃时的电阻率，a是电阻率温度系数，利⽤这⼀性质可制成电阻温度计，有些合⾦电阻率受温度的影响很⼩，常⽤来作标准电阻。
2、由于电阻率随温度改变，故对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。
如⼀个“220V，40W”电灯灯丝的电阻，正常发光时是1210Ω，未通电时只有100欧左右。
3、电阻率和电阻是两个不同的概念，电阻率是反映物质对电流阻碍作⽤的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作⽤的属性。
金属热电阻正温度系数
辐射式温度计的测温方法（2）
当波长λ 为常数λ
c
C2 cT
E(c ,T ) T C 1c (e
5
1)
1
f (T )
亮度法：测量物体在某一波长（波段）上 的辐射能量
辐射式温度计的测温方法（3）
维恩公式
E (1 , T ) 1 5 ( ) e E (2 , T ) 2
气体压力温度计 蒸汽压力温度计
lg p
P0 p T T0
T
1.75 lg T bT C
家电中的压力式温度计
冰箱温度的检测与控制
3、双金属温度计 Bimetallic Thermometer
利用两种膨胀系数不同 的金属元件来测量温度
l2 x G (t t0 ) d
x—自由端位移 L—双金属长度 D—厚度 G—为由双金属材料决 定的弯曲率率
由金属氧化物或半导体材料制成的热敏元件 测温范围（ －100～300℃ ） 分类 负温度系数（NTC）热敏电阻 正温度系数（PTC）热敏电阻 临界温度（CTR）热敏电阻：具有很好的开 关特性，常作为温度控制元件
1 1 RT RT0 exp B T T 0
四线制
其中两根引线为热电阻提供恒定电流， 把电阻变化转换成电压信号； 再通过另两根引线把电压引至二次仪表 。可见这种引线方式可完全消除引线电 阻的影响； 主要用于高精度的温度检测
热电阻的使用—温度检测系统
热电阻+引线+（温度变送器）+显示仪表
热电阻式流量计，试考虑工作原理
热敏电阻
?晶体管的pn结的伏安特性与温度有关?二极管温度检测元件?三极管温度检测元件?集成式温度检测元件晶体管温度检测元件1t250430k1lnlndddgqvktdsqvktqvktdsqvktsdgdiieeiieibtektbvvtqi???????????????在iv集成温度传感器数字式?把温度转换成计算机可以用接口线读取的信息如周期频率时延等一线制数字温度传感器ds18bb20?ds18b20用于50150范围内测温采用特殊的一线制数字串行通信方式故用于智能化仪器对环境温度的监测非常方便因不需要配置ad转换器所以采用ds18b20测温方案成本低廉
热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理
本科实验报告实验名称: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． 金属导体电阻金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示：)1(320 ct bt t R R t （1）式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00 t C 时的电阻，c b ,, 为常系数。
在很多情况下，可只取前三项：)1(20bt t R R t （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：)1(0t R R 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TB T e A /0 （4）式中0A 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： TB T e A（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A T BR T ln 1ln （6）可见T R ln 与T 1成线性关系，若从实验中测得若干个T R 和对应的T 值，通过作图法可求出A (由截距A ln 求出)和B (即斜率)。
3. 实验原理图图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 g I 。
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。
金属电阻率及其温度系数
金属电阻率及其温度系数文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]全系列金属电阻率及其温度系数常用金属导体在20℃时的电阻率材料电阻率(Ω m)(1)银 × 10-8(2)铜 × 10-8(3)铝 × 10-8(4)钨 × 10-8(5)铁 × 10-8(6)铂 × 10-7(7) × 10-7(8)汞 × 10-7(9) × 10-7(10)镍铬合金 × 10-6(11)铁铬铝合金 × 10-6(12) 铝镍铁合金 × 10-6(13)石墨(8～13)×10-6金属温度（0℃）ρ αo , 100锌 20 ×10-3 ×10-3铝（软） 20铝（软）–78阿露美尔合金 20 33锑 0铱 20铟 0殷钢 0 75 2锇 20镉 20钾 20 ①钙 20金 20银 20铬（软） 20 17镍铬合金（克露美尔）— 70—110 .11—.54 钴a 0康铜— 50 –.04–黄铜– 5—7 –2水银 0水银 20锡 20锶 0青铜– 13—18铯 20 21铋 20 120铊 20 19 5钨 20钨 1000 35钨 3000 123钨–78钽 20 15金属温度（0℃）ρ αo , 100杜拉铝（软）—铁（纯） 20铁（纯）–78铁（钢）— 10—20 —5铁（铸）— 57—114铜（软） 20铜（软） 100铜（软）–78铜（软）–183钍 20 18钠 20 ①铅 20 21镍铬合金（不含铁） 20 109 .10镍铬合金（含铁） 20 95—104 .3—.5 镍铬林合金— 27—45 .2—.34镍（软） 20镍（软）–78铂 20铂 1000 43铂–78铂铑合金② 20 22钯 20砷 20 35镍铜锌电阻线— 34—41 .25—.32铍（软） 20镁 20锰铜 20 42—48 –03—+.02钼 20洋银— 17—41 .4—.38磷青铜— 2—6铷 20铑 20①0℃和融点间的平均温度系数②铂90％，铑10％*若电阻率单位用欧姆厘米（Ωcm ）表示，表中数值应扩大100倍。
测量金属电阻温度系数的实验方法
测量金属电阻温度系数的实验方法金属电阻温度系数是指金属电阻随温度变化而发生的相对变化。
在很多实际应用场景中，我们需要准确测量金属电阻温度系数，以了解金属材料的热导性能或进行温度测量。
本文将介绍一种常见的测量金属电阻温度系数的实验方法。
实验方法：材料准备：1. 金属样品：选取具有良好导电性的金属样品，例如铜或铁。
2. 电阻计：确保电阻计的测量范围能够覆盖待测金属样品的电阻变化。
步骤：1. 将金属样品置于常温环境中，待其与环境温度达到热平衡。
2. 使用电阻计测量金属样品的电阻值（记作R0），并记录下环境温度（记作T0）。
3. 将金属样品置于一个稳定的热源中，例如恒温槽或加热平台，使其温度升高。
4. 随着金属样品温度的升高，使用电阻计测量相应温度下的电阻值（记作Rt），并同时记录下温度值（记作Tt）。
5. 重复步骤4，将金属样品温度逐渐降低直至初始温度，每次测量对应的电阻值和温度。
6. 根据测量得到的电阻值和温度值，计算金属电阻温度系数的变化率。
数据处理和计算：1. 计算金属样品在不同温度下的电阻变化值，即ΔR = R - R0，其中ΔR为电阻变化值，R为测量得到的电阻值，R0为初始电阻值。
2. 计算金属样品在不同温度下的温度变化值，即ΔT = T - T0，其中ΔT为温度变化值，T为测量得到的温度值，T0为初始温度值。
3. 根据测量得到的电阻变化值和温度变化值，计算金属电阻温度系数的变化率，即温度系数α = ΔR / (R0 * ΔT)。
注意事项：1. 实验过程中要尽量保持金属样品与周围环境的热平衡，避免外界因素对实验结果的影响。
2. 测量过程中要注意安全，避免发生触电或热伤害等意外情况。
3. 在实验之前，要检查电阻计的准确性和测量范围是否足够。
通过以上实验方法，我们可以准确测量金属电阻温度系数，并进一步了解金属材料的导热性能。
这些信息在工程设计、材料选择以及温度测量等领域中具有重要意义。
需要指出的是，不同金属的电阻温度系数可能存在较大差异，因此在具体实验中需要针对不同金属进行实际测量和分析。
测量金属电阻温度系数的实验方法
测量金属电阻温度系数的实验方法金属电阻温度系数是指金属电阻值随温度变化的程度，是评估金属导体温度敏感性的重要参数。
本文将介绍两种常用的实验方法来测量金属电阻温度系数：电桥法和温差法。
1. 电桥法电桥法是一种通过测量电阻比值来计算温度系数的方法。
它基于电桥平衡条件，并利用导电材料的电阻值随温度的变化规律来确定其温度系数。
实验步骤如下：1) 准备实验材料和设备：金属导线、可调电阻器、电容器、电压源、数字万用表、温控设备等。
2) 搭建电桥电路：将金属导线接入电桥电路中，其中一侧与可调电阻器相连，另一侧与电容器相连，电容器用于平衡电桥。
3) 施加电压：将电压源接入电桥电路中，调节电压使电桥平衡。
4) 测量电流和电势差：使用数字万用表测量平衡态下通过电桥的电流和电势差。
5) 变换温度：通过温控设备控制金属导线的温度，记录相应的电流和电势差数据。
6) 绘制电流-电势差曲线：根据所得数据绘制电流-电势差曲线，并计算出金属的温度系数。
2. 温差法温差法是一种通过测量金属导线两个不同温度下的电阻值来计算温度系数的方法。
所测得的温度系数可近似为这两个温度下的平均值。
实验步骤如下：1) 准备实验材料和设备：金属导线、电压源、数字万用表、温控设备等。
2) 搭建电路：将金属导线接入电路中，通过电压源施加电压。
3) 测量电阻值：使用数字万用表在两个不同温度下测量金属导线的电阻值。
4) 计算温度系数：根据所测得的电阻值和对应温度计算金属的温度系数。
实验注意事项：1) 选择合适的金属导线：不同金属的温度系数差异较大，应选择合适的导线材料进行实验。
2) 精确定位温度：温度的准确定位对实验结果的准确性至关重要，因此使用高精度的温控设备进行控制。
3) 数据处理：在实验过程中，应准确记录测量数据，并进行适当的数据处理和分析。
总结：通过电桥法和温差法可以测量金属电阻温度系数，其中电桥法适用于连续测量温度系数的变化关系，而温差法适用于直接测量不同温度下的电阻值来求出温度系数。
金属电阻温度系数测定的实验技术改进
金属电阻温度系数测定的实验技术改进金属电阻温度系数的测定是电子学领域中重要的实验技术之一。
温度系数是指金属电阻值随温度变化而产生的变化速率。
在电子元器件的设计和制造过程中，了解金属电阻的温度特性对于保证元器件的稳定性和可靠性非常重要。
本文将讨论几种实验技术改进方法，以提高金属电阻温度系数的测定准确性和精度。
1. 温度控制技术的改进温度控制是金属电阻温度系数测定的关键因素之一。
传统的实验方法通常使用水浴或空气环境来控制温度，但这种方法存在温度波动、温度不均匀等问题，影响测定结果的准确性。
为此，在实验中可以采用更先进的恒温设备，如热电耦控制系统或高精度恒温箱，确保温度的稳定性和均匀性。
这样可以有效减小温度变化对金属电阻测量的干扰，提高测定的准确性。
2. 电桥平衡技术的改进传统的金属电阻温度系数测定方法采用电桥平衡技术，通过调节电桥的平衡条件来测量电阻值。
然而，由于电桥存在一些固有的不足之处，如接触电阻、线性度等问题，导致测定结果的误差较大。
为此，可以采用更高精度的电桥仪器，如四线制电桥或数字化电桥，这些先进的仪器具有更高的测量精度和更好的线性度，能够减小系统误差，提高测定结果的精度。
3. 电流源技术的改进传统的金属电阻温度系数测定方法中，采用恒流源或万用表作为电流源来提供稳定的电流。
然而，由于电源本身存在不稳定性或精度不高的问题，容易引入误差。
为了提高测定的准确性，可以采用更先进的电流源技术，如恒流源模块或电流放大器等，这些新型的电流源具有更高的稳定性和更好的线性度，能够提供更准确、更稳定的电流，从而提高测量结果的准确性。
4. 数据处理技术的改进金属电阻温度系数测定的最后一步是数据处理。
传统的数据处理方法通常采用手工记录和计算，容易出现数据录入错误或计算错误的问题。
为了减小人为因素对测定结果的影响，可以采用自动化数据处理的方法，通过采集仪器数据并自动进行计算和记录，减少人为误差，提高测定的准确度和可靠性。
金属电阻率及其温度系数和换算方法
金属电阻率及其温度系数和换算方法
金属的电阻率是指单位长度和单位截面积的金属导体在单位温度下的
电阻。
它是一个材料的固有特性，代表了金属导体的导电能力。
金属的电阻率通常用希腊字母ρ（rho）来表示，单位是Ω·m（欧姆·米）。
电阻率的大小与金属导体的成分、结构和温度等因素有关。
1.通过电阻率和温度系数计算电阻变化：
假设有一个金属导体的电阻率为ρ0，在温度T0下，温度系数为α。
当温度变化到T时，电阻率变为ρ，电阻变化可以通过以下公式计算：ρ=ρ0×(1+α×(T-T0))
其中，ρ为新的电阻率。
2.通过电阻率和温度系数计算电阻变化率：
电阻率和温度系数也可以用来计算导体电阻随温度变化的比率。
比率
可以通过以下公式计算：
Rt-R0=(R0×α×ΔT)
其中，R0是在温度T0下的电阻，Rt是在温度T下的电阻，ΔT是温
度变化量。
3.温度调整电阻值：
在进行电阻测量时，如果知道了材料的电阻率和温度系数，在不同温
度条件下测得的电阻值可以通过以下公式进行调整：
Rt=R0×(1+α×(T-T0))
其中，Rt是在温度T下测得的电阻，R0是在温度T0下的电阻。
总结起来，金属电阻率和温度系数是描述金属导体电阻特性的重要参数。
通过电阻率和温度系数可以推测在不同温度条件下金属导体的电阻变化情况。
电阻率和温度系数的换算方法提供了计算和调整电阻值的方式。
这些参数和方法在电路设计、电气工程等领域中具有重要意义。
导体和半导体电阻率随温度变化趋势
导体和半导体电阻率随温度变化趋势导体和半导体的电阻率随温度变化趋势引言：电阻率是表征材料导电性能的一个重要指标，了解材料的电阻率随温度的变化趋势对于各种电器电子设备的性能设计具有重要意义。
在导体和半导体中，随温度的变化，电阻率表现出不同的特点和规律。
本文将深入探讨导体和半导体的电阻率随温度变化的趋势及影响因素，以及对于材料性能和电子器件性能设计的意义。
一、导体的电阻率随温度的变化趋势导体是一种电阻率较低的材料，其电阻率随温度的变化主要受材料本身的特性和电子散射机制的影响。
1. 金属导体的电阻率随温度的变化趋势金属导体的电阻率随温度的升高而增大，呈现正温度系数。
这是因为在金属导体中，电流是由自由电子携带的。
随温度升高，电子与晶格中的离子碰撞增多，使得电子的平均自由程减小，电阻增大。
根据经验公式R=R0(1+αT)，其中R0为参考温度下的电阻，α为温度系数，T为温度。
金属导体的温度系数一般取正值。
2. 超导体的电阻率随温度的变化趋势超导体是指在低温下，当温度降到超导临界温度以下时，具有由电子对成对的特性，电阻为零的材料。
超导体的电阻率随温度的变化趋势呈现反常的特点。
在超导状态下，电阻率为零；当温度上升接近超导临界温度时，电阻率会突然增大，呈现正温度系数。
这是因为，在超导临界温度附近，电子对的配对破裂，导致电子与晶格的散射增大，使得电阻出现。
二、半导体的电阻率随温度的变化趋势半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，其电阻率随温度的变化与导体有很大不同。
半导体的导电能力主要是通过载流子（电子和空穴）传导实现的。
1. N型半导体的电阻率随温度的变化趋势N型半导体是指掺杂有电子提供浓度远大于空穴的半导体材料。
在N型半导体中，电子的浓度和能级随温度的升高而增大，增加了电流的可用携带者，电阻率降低。
因此，N型半导体的电阻率随温度的升高呈现负温度系数。
通常用经验公式R=R0 exp(βT)来描述N 型半导体的电阻率与温度的关系，其中R0为参考温度下的电阻，β为温度系数。
温度与电阻之间的关系
温度与电阻之间的关系温度与电阻之间的关系1. 引言温度与电阻之间的关系是我们在日常生活和科学研究中经常遇到的一个重要问题。
温度对于电子元件和导体的电阻性能具有显著影响，这种关系在电子工程和物理学领域中被广泛研究和应用。
本文将深入探讨温度与电阻之间的关系，并对相关概念和现象进行分析和解释。
2. 温度的物理意义温度是一种描述物体热平衡状态的物理量，用来衡量物体内部微观粒子的平均动能。
温度的单位通常使用开尔文（Kelvin，K）或摄氏度（Celsius，℃）来表示。
在绝对零度（0K）下，无所有物质的微观粒子运动，温度为0K时被认为是不可能的。
3. 电阻的基本概念电阻是一个电子元件或导体对电流流动的阻碍程度，它是电流和电压之比的物理量。
电阻的单位用欧姆（Ohm，Ω）表示。
正常情况下，电阻的大小是固定的，但是当温度发生变化时，电阻也会发生改变。
4. 电阻与温度的关系4.1 温度对金属导体电阻的影响根据欧姆定律，电阻（R）与电流（I）和电压（V）成正比，即R =V/I。
然而，在实际情况下，当金属导体的温度升高时，电阻将发生变化。
一般来说，金属导体的电阻随着温度的升高而增加。
4.2 温度对半导体电阻的影响与金属导体不同，当半导体材料的温度升高时，电阻会发生一些非线性的变化。
在半导体中，增加温度会导致载流子的数量增加，从而降低了电阻。
这是因为高温下，载流子更容易被激发出来，从而提高了电导率。
5. 温度系数与电阻温度变化的关系在描述电阻与温度之间关系时，我们引入了一个概念，即温度系数。
温度系数（α）是电阻随温度变化率的比例系数。
它的单位是每摄氏度Ω/℃。
不同的物质和材料具有不同的温度系数。
6. 温度对电阻的影响机制在解释温度与电阻之间的关系时，我们需要考虑材料中的原子结构和电子运动。
当温度升高时，原子和分子的振动会增强，从而对电子运动施加阻力。
这种阻力会影响电子在材料中的流动，从而改变了电阻。
7. 应用举例7.1 温度传感器温度传感器是一种基于温度与电阻关系的设备。
金属导体电阻温度系数测定实验的研究
金属导体电阻温度系数测定实验的研究作者：刘旺东，李文斌，唐利强，等来源：《当代教育理论与实践》 2012年第4期刘旺东，李文斌，唐利强，刘云新，赵明卓（湖南科技大学物理学院，湖南湘潭４１１２０１）摘要：利用控温仪器和加热炉组成恒温系统，再用双臂电桥和电位差计的方法分别测量了金属铜线的电阻，设计了实验测量的装置图，对测量结果进行了分析。
关键词：金属电阻温度系数；温度控制；电位差计中图分类号：Ｏ４－３３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－５８８４（２０１２）０４－０１４６－０２一般情况下，我们不考虑金属的线膨胀系数，金属的电阻与它的温度有以下关系：Ｒｔ＝Ｒ０（１＋αｔ）（１）其中Ｒ０为金属材料在０℃时的电阻值，Ｒｔ为ｔ℃时的电阻值，α就是金属的温度系数。
在金属导体电阻温度系数测量实验中，通常使用的方法是用非平衡电桥来进行实验，数据的测试点不多，处理数据的方法是用作图，实验比较简单，学生收获不大。
我们设计了新的实验方法，让学生能够大胆的进行探索和研究，得到更好的实验训练。
一实验我们设计了实验装置示意图如图１所示，采用了双臂电桥和电位差计测电阻的两种方法。
实验开始时，测试的起始基本数据见表１．（一）双臂电桥法如图１所示，在烧杯中加人适量的水，将漆包铜线浸没其中，通过恒温加热器ＸＭＴ－１２０控制水的温度，从而使漆包铜线的温度随着水的温度变化而变化，通过恒温控制器读出温度值，漆包铜线的电阻可用双臂电桥ＱＪ－４４测量。
但由于被测量的金属线有一小部分在水的外面，所以，就会有一小部分金属线的电阻不会随水的温度而变化。
设双臂电桥测得室温时漆包铜线的电阻为Ｒ１，接人双臂电桥的Ｐ１、Ｐ２两接线柱间的漆包铜线长度为Ｌ，浸入液体中的漆包铜线长度为Ｂ，则温度不随着水的温度发生变化的漆包铜线长度为Ｌ—Ｂ，温度不发生变化的漆包铜线的电阻为：Ｒ２＝Ｒ１（Ｌ－Ｂ）×ｃＬ。
设电桥测量温度ｔ℃时的电阻值为Ｒ３，则温度发生变化的漆包铜线的电阻为：Ｒｔ＝Ｒ３－Ｒ２。
测量铜电阻的温度系数的方法与分析
测量铜电阻的温度系数的方法与分析叶庆;陆振帮【摘要】利用非平衡直流电桥分别测量升温和降温过程中铜电阻的温度系数并对这两种方法进行分析比较.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2018(031)002【总页数】3页(P25-27)【关键词】非平衡直流电桥;电阻温度系数【作者】叶庆;陆振帮【作者单位】武汉纺织大学,湖北武汉 430074;武汉纺织大学,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】O4-33电桥的测量方式分为平衡电桥和非平衡电桥。
平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较，通过调节电桥平衡，从而测得待测电阻。
而实际工程和实验中，很多物理量是连续变化的，不能利用平衡电桥的方法进行测量，只能采用非平衡电桥才能测量。
非平衡电桥是通过桥式电路来测量电阻，根据电桥输出的不平衡电压，再进行运算处理，从而得到引起电阻变化的其他物理量，比如温度、压力、形变等[1-4]。
1 实验原理及仪器非平衡电桥原理如图1所示，E，D之间为一电压表，只要读出电压表的值U0，就可计算得到Rx。
图1 非平衡电桥示意图当电压表负载Rg→，即电桥输出处于开路状态时，Ig=0，仅有电压输出用U0表示，根据分压原理，AEC半桥上的电压降为Us，通过R1，R4两臂的电流为则R4上的电压降为：同理，R3上的电压降为输出电压U0为UEC与UDC之差，图2 非平衡直流电桥实验仪器当满足条件R1R3=R2R4时，电桥输出U0=0，即电桥处于平衡状态。
为了测量的准确性,在测量的起点，电桥必须调至平衡，称为预调平衡。
若R1，R2，R3固定，R4即为待测电阻R4=Rx，则温度升高，R4→R4+ΔR时，因电桥不平衡而产生的输出电压为：我们在测量时采用卧式电桥，即R1=R4=R，R2=R3=R′，且R≠R′，则其输出电压为：故增加的电阻其中R和R′均为预调平衡后的电阻。
2 实验方法(1)确定各桥臂电阻。
预设R1=R4=R=50Ω，R2=R3=R′=30Ω(供参考，可自行设计，因为铜电阻在室温下约50Ω，所以预设值在10至100数量级即可)(2)预调平衡。
阻抗与温度的关系
阻抗与温度的关系一、介绍阻抗（impedance）是指电路中对交流电流和交流电压的阻碍程度。
在电路中，阻抗是由电阻、电感和电容等元件共同构成的。
温度对电路中的阻抗值有一定的影响，因为温度变化会导致电阻、电感和电容等元件的物理特性发生变化，从而影响电路中的阻抗。
二、电阻与温度的关系1. 金属电阻的温度系数：金属电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，这是由于金属导体的导电电子在受热后会发生碰撞和散射，导致电流的阻碍增加，从而导致电阻值的增加。
不同的金属具有不同的温度系数，即电阻随温度变化的比例关系。
常见的金属电阻体如铜、铁、铝等，它们的电阻值都会随温度的升高而增加。
而对于有些材料，如铂、镍铬合金等，它们的电阻值则会随温度的升高而减小。
2. 半导体电阻的温度特性：半导体材料的电阻值会随温度的变化而发生显著的变化。
在室温下，半导体的电阻值通常较高，但随着温度的升高，半导体中的载流子浓度增加，电子和空穴的迁移率增加，从而导致电阻值减小。
因此，半导体材料的电阻温度特性通常是负温度系数。
三、电感与温度的关系1. 电感的温度系数：电感器件的电感值通常会随温度的升高而发生变化。
对于线圈式电感，随着温度的升高，线圈的电阻值会增加，导致电感值的减小。
这是由于线圈的导线受到温度影响而引起的。
而对于铁芯式电感，随着温度的升高，铁芯的磁导率会发生变化，从而导致电感值的变化。
2. 电感对高频信号的影响：在高频电路中，电感也会受到温度的影响。
随着温度的升高，电感的损耗会增加，导致电感器件的质量因数（Q值）下降。
这是由于温度升高会增加电感器件中的电阻损耗和涡流损耗。
四、电容与温度的关系1. 电容的温度系数：电容器件的电容值通常会随温度的升高而发生变化。
这是由于电容材料的介电常数和介电损耗角正切值受温度影响而发生变化。
对于铝电解电容器，温度升高会导致电解液的电导率增加，从而导致电容值的增加。
而对于铁电介质电容器，温度升高会导致铁电材料的极化效应发生变化，从而导致电容值的变化。
提高大学物理实验优秀教学质量的新举措-物理
提高大学物理实验教学质量地新举措-物理论文提高大学物理实验教学质量地新举措谢亮*，张进治，铁小匀，安艳伟（北方工业大学理学院，北京100144）摘要：提高大学物理实验教学质量是摆在高校教师面前地一个刻不容缓地问题，本文根据实际地教学经验，主要从授课方式、教学内容、教学手段、考核方式四个方面介绍了本校关于提高大学物理实验教学质量地新举措.得意于这些新举措，本校大学物理实验地实际教学效果显著提高.关键词：大学物理实验；教学质量；新举措中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）36-0237-02基金项目：本论文得到2015年北京市教委科研专项地资助（KM201510009012）*作者简介：谢亮（1984-），男，山东淄博人，北方工业大学理学院讲师，博士学位，主要从事大学物理教学及磁性功能材料等方面地研究工作.大学物理实验课是培养理工类大学生科学实验技能地必修课，对基本科学能力地培养有非常重要地作用，学好大学物理实验课是十分必要地.但结合本校大学物理实验课地情况来看，当代大学生对该课程有较片面地错误认识，实验数据、实验报告地抄袭现象非常普遍.为了改变这种状况，根据本学校专业特点以及学生地实际水平，我们采取了一系列地改革举措，效果显著.本文就本校在实际物理实验教学中地一些做法做一个简要地介绍，与教育同行共勉，希望对大学物理实验教学质量地提高有所帮助.一、授课方式地创新传统地授课方式普遍采用讲授法，教师演示，学生模仿.该授课方式严重限制了学生地学习兴趣与创新思维，导致学生不思考只做机械地重复；实验过后，不知如何处理数据，如何写实验报告，对物理实验思想与方法地理解更是难上加难.为了改变这种状况，教师应充分调动学生地积极性，让学生可以积极主动地思考与学习，为此我们对授课方式进行了创新.1.讲述实验地历史渊源.物理实验地历史背景与历史故事可以充分激发学生们地听课兴趣.例如，以“迈克尔逊干涉仪”实验为例.众所周知，迈克尔逊干涉仪在测量技术领域有着广泛地应用，可测量微小地长度、光波波长等.但实际上迈克尔逊在设计该实验时并不是为测量长度，而是为了寻找神秘地“以太”物质.19世纪，科学家逐渐意识到光是一种波，而生活中地波，如声波、水波等大多需要媒介才能传播.在这种思想地影响下，人们认为光波是在“以太”中传播地.1887年，美国物理学家迈克尔逊和莫雷一起设计一个实验，企图测量出两垂直方向上光速地差值.因为如果“以太”真地存在，那么由于地球自转地影响，光在两个相互垂直方向上地速度应该是不一样地.但实验结果显示光在不同方向上及不同惯性系地传播速度没有差别，该实验结果也就否定了“以太”地存在.但是，由于该实验装置可以测量出微小地长度，而且非常精确，于是被人们广泛地应用起来.如果仅依照教材上地内容来讲，学生感觉枯燥没兴趣.但在讲课地同时，把设计实验地历史故事告诉学生，使学生体会物理学家解决问题地思想和方法，可以明显地提高教学质量.2.突出实验地物理精髓.大学物理实验中地经典类实验是学生最该深入理解地一类实验.譬如“光电效应法测量普朗克常数”实验.当一束频率为ν且大于截止频率地光束照射阴极时，光电子就会逸出，初.为了验证该方程，实验者必须从实验上测得初动能（与电子地速度v微观物理量有关）.微观物理量地测量是很困难地，美国物理学家密立根利用功能关系将初动能转换成截止电压U0这一宏观物理量.方程就变为eU0=h（ν-ν0）.只要验证出截止电压U0与入射光频率ν满足线性关系，就可以间接地验证爱因斯坦方程.这一转化地思想，实际上为测量一些微观物理量提供了很好地思路，是值得学生借鉴与学习地.因此，在讲解该实验时必须要突出这一显著地物理思想.学习物理过程中地一些公式，学生可能很快就会忘记，但是物理中地某些方法和思路，是学生应该学习并掌握，以备将来之用地.3.强调实验地应用特性.大学物理实验中有许多实验与我们地生活密切相关，具有实际地应用价值.比如“磁阻效应”实验.讲解该实验时，以现代地硬盘存储原理作为引子来激发学生地兴趣.学生与电脑天天接触，对此问题都特别感兴趣，听课效果明显变好.传感器作为现代自动化测量与控制地标志，与我们地生活又是密切相关地，对生活中一些传感器地介绍势必引起学生们地兴趣.学生接触最多地就是手机.接听电话时，手机放在耳边屏幕会变黑，是距离传感器地作用；在不同明暗环境下，手机会自动调节亮度，是光线传感器地作用；手机地屏幕可以自由地倒转，是重力传感器地作用.以这些具体地传感器实例能够引导学生思考问题，发现身边生活中地问题，并灵活应用已有地知识和方法解决问题.该方法从实际地教学来看，效果显著.二、教学内容地维新现代科学技术迅猛发展，一批新类型地学科随之而来.大学物理实验课应该与现代科学技术地成果相结合，如此才能保持该学科地活力与生命力，才能培养出适应社会发展需要地应用型人才[1].物理实验课地教学内容必须紧跟时代地潮流，表现出科技时代地特点.1.开设自主设计性实验.为了激发学生自主学习地兴趣，并培养学生独立思考、创新与科研意识，除了完成基础地实验以外，我们还开设了自主设计性实验.这些设计性实验不要求在短时间内完成，学期结束时提交成果与报告即可.电子元器件地普遍使用是当代科技发展地大势所趋，加之我校地学生大多数为应用型工科专业，对这方面学习显得尤为重要.所以，我们开设了许多基于新兴电子元器件地设计性实验，供学生设计完成.比如，利用光敏传感器设计一款可随周围环境亮度变化地灯泡；利用Pt电阻或者NTC热敏电阻，设计一款人体温度计；利用光纤传感器，设计装置实现对电动机转速地测量；等等.另外，学生也可以根据自己地兴趣，自行设计某种小实验装置，写明实验原理、设计思路及功能等.设计性实验主要培养学生地自主学习能力、自我解决问题地能力等，对于学生思考问题、解决问题地能力培养具有重要地作用.2.大学生物理实验竞赛成果地利用.北京市每年都会举行大学生物理实验竞赛，我校每年参加并且成绩优异.这些成果中，有对基本物理量地测量装置，有对经典物理实验地改进与创新，也有自行设计地实验装置.为提高学生对物理实验地兴趣，激励学生地求知欲望，我们将物理实验竞赛地作品嫁接到大学物理实验当中，这一措施使得学生对该物理实验地兴趣大大提高.比如，人体温度计地设计实验中，我们会为其提供一个标准地温度计，而该温度计是由学生参加竞赛时地一部分测量模块改装而成；在开设地光敏开关实验中，为测量光照地变化，我们为其提供了可测量光照地装置，该装置也是学生参加竞赛时一个测量模块；测量刚体转动惯量地实验中，我们以转动惯量仪作为我们主要地实验仪器，而且还给学生们提供了一台自制地转动惯量测试装置，该装置是学生参加物理实验竞赛自行设计地.这些实验装置地引入对学生提高学习物理实验地兴趣有很大地帮助，使得学生很积极地对待实验课，教学效果明显.三、教学手段地更新目前在校大学生大多在丰富地网络环境中长大地，提高其积极性地一个重要举措就是采用现代教学方式.为迎合学生兴趣，在每个实验室里都配有多媒体教学设施，教师可根据自己地需要灵活选择教学方式.尤其是在讲解一些抽象地实验原理时，多采用多媒体教学地方式，将难以用语言描述地物理过程用PPT课件地方式形象地表示出来.实验数据处理与分析是培养学生分析能力地重要一环.陈旧地数据处理方式是将数据在坐标纸上描出并作图，费时费力误差大.学者研究发现，将计算机软件应用到实验数据处理中效果显著[2，3].其中，Origin软件在数据处理方面有着不可比拟地优势，操作简单容易掌握.而且Origin软件是目前科学研究前沿常用软件，可以为学生将来地继续深造打下基础.为使学生意识到作图软件地优点，教师会进行一些简单地实例讲解，如Origin地基本作图方法、线性拟合过程、曲线上某点地斜率计算等.学生对此软件非常感兴趣，学习积极性大大提高，实验教学效果显著.四、考核方式地出新物理实验课属于过程教学课，其实验过程往往比实验结果更重要.为了体现对实验过程性地考察，总成绩分为平时考核成绩和期末考核成绩.平时考核成绩所占比例为50%，具体标准为：预习10%，操作40%，实验报告50%.考虑到考核成绩地公正性，要求学生每次实验课前签名，提交检查学生地预习报告，并提问对相关实验是否了解，给出预习成绩.这样可以督促学生自觉地预习，教学效果显著提高.实验操作地成绩，教师需要根据学生地实际操作以及实验完成地情况进行打分.实验报告部分地成绩主要根据学生地课后数据处理情况、作业完成情况等进行打分.期末考核主要是通过操作考试和卷面考试两种方式进行考核，各占50%.另外，为调动学生积极性，设立加分项.如对某些实验过程提出问题、对实验有改进建议、设计性实验完成出色、参加大学生物理实验竞赛获奖等，教师会根据情况酌情加分.这些环节使得对学生地考察更全面，更突出学生创新能力与实践能力地培养，使我校大学物理实验教学质量得到显著提高.五、结语大学物理实验可以培养理工科学生地实验技能与方法，同时可以培养他们地动手能力、创新能力等，是其他课程无法比拟地.提高物理实验课程地教学质量是一个长期地过程，教师应该不断提高自己地教学水平，改进自己地教学方式，使学生能真正喜欢该课程，进而使得该课程地作用发挥到极致.参考文献：[1]赵云飞，杨嘉.大学物理实验综合性创新改革初探[J].大学物理实验，2010，（5 ）.[2]刘雅彬，夏雪琴.基于Matlab分析数据和传感器控制地金属杆地线膨胀与温度关系地实验研究[J]. 大学物理实验，2012，25（06）：83-85，106.[3]冯学超，吴杰，蒋逢春，石开，沈岩.金属导体电阻温度系数实验数据处理方法地比较[J].大学物理实验，2014，27（3）.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.b5E2R。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一
（ ５ ）
（ ６ ）
：０ ． １ ２ ３ ７
ｔ
逐 差法 是 物理 实验 中数 据处 理 的一种 常 用方
法， 是 对等 间 隔变 化 的被 测 物 理 量进 行 逐 项 或 隔
关 系式 （ ５ ）和 （ ６ ）中的 相关 量 取 值 见 表 １ 。 利用 最小 二 乘 法 我 们 金 属 铜 对 应 的 温 度 电 阻关
系 ： Ｒ ＝Ｒ ０ （ １＋ ￡ ＋ ￡ ＋ ｆ ＋… ） （ １ ）
其中， Ｒ 和Ｒ 。 分别 表示 ｔ ℃ 和０ ￣ Ｃ时 导体 的 电阻 ，
，
科学 仪器 ， 通过 人 为地控 制 、 创 造或 者优 化某 种 自 然变 化 的过程 ， 使之 按预 期 的进 程进 行发 展变 化 ，
金 属 导 体 电 阻温 度 系 数 实 验 数 据 处 理 方 法 的 比 较
冯学超 ， 吴 杰 ， 蒋逢春 ， 石 开 ， 沈
（ 郑州轻 工业学 院， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ２）
岩
摘
要： 基于金属导体 电阻 温度 系数 实验 数据 的特点 ， 我们 采用三 种不 同的数据 处理 方法 ： 逐 差
论， 金属 的 电阻 Ｒ随着 温 度 ｔ 的变 化满 足 下 面关
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － １ ２ － ２ ４
基金项 目： 河 南 省 教 育厅 科 学 技 术 研 究 重 点 项 目 （ １ ３ Ｂ １ ４ ０ ３ ３ ２） ， 郑州 轻工业 学院第 一 ｔ － ￣ ｔ Ｌ 改 革 与 研 究 项 目， 郑州轻 工业学 院校基金
第２ ７卷
第 ３期
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ ｌ ｌ ２ ７ Ｎ ０ ． ３
２ ０ １ ４年 ６月
ＰＨＹＳ Ｉ ＣＡＬ ＥＸＰＥＲＩ ＭＥＮＴ ０Ｆ Ｃ０Ｌ ＬＥＧＥ
Ｊ ｕ ｎ． ２ ０ １ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ — ０ １ １ ４ — ０ ３
能力等 。鉴 于上 述 情 形 ， 本 文 结 合金 属 导 体 电
阻温度 系数 的测 量实 验 ， 利 用三 种不 同方 法 ： 逐 差 法， 最小 二乘 法 和 ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ绘 图 ， 对 实 验 数据 作 出分 析， 并将 几种 方法 的特 点做 了比较说 明 。
学性 质稳 定 。 因此 ， 目前 在 实验 室 里 应 用最 多 的
同时在尽 可能减 少外 界 干扰 的情况 大学 物理 实验
／ ３ 和 用来 表 征金属 导体 电阻的 温度 系数 。对
于纯金 属导 体 电阻 ， 当温度 变化 范 围比较小 时 ， 导
体 的电阻 与温度 间 的关 系近 似 的满足 如下 线性 关
系：
中的数 据 处理 一 直是 实 验 教 学 中 的难 点 和 重 点 ， 也是 困扰 学生学 习 实验 的主要 方面 。而 实验 数据
法、 最ｉ Ｊ ￣ Ｚ ． 乘法和 Ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ绘 图 ， 对实验数据进行了分析 处理 ， 并且将 三种方 法在处理 实验数 据时 的特 点 做 了对 比分 析。根据我们 的分析发 现 ， 将 Ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ应用 到大 学物理 实验教 学 的数据处 理 中， 不仅 能够 简
单、 快捷地完成数据 的统计 、 分析 和曲线拟合 ， 而且有利于帮助学生掌握物理规律 ， 更好 地提高物理实 验
金 属 导 体 是 铂 和 铜 。鉴 于 金 属 铜 电阻 在 一 ５ ０～ １ ５ ０℃ 范 围内 ， 稳定 性好 ， 价格 便 宜 ， 电阻率 低 ， 电
阻值 和温 度呈 线性 关 系 ， 温度 系数 大等优 点 ， 因此
１ 实验原理和数据采集
导 体 的电阻 都 随着 温 度 而 变 化 ， 纯 金 属 导体
教 学 的效 果 。
关
键
词： 最小二乘法 ； 逐差 法 ； Ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ绘 图； 数据处理
文 献标 志码 ： Ａ
中 图分 类号 ： ０ ４ — ３ ９
物理 学是 以实 验为基 础 的一 门 自然 科学 。在
物理 学 的整个 发展 历程 中 ， 实 验 都 起 了至关 重 要 的作 用 。所谓 实 验 是人 们 根 据 研 究 的 目的 ， 利 用
（ ２ ０ １ ２ ｘ Ｊ Ｊ ０ ０ ８）
金 属 导 体 电 阻 温 度 系 数 实 验 数 据 处 理方 法 的 比 较
１ １ ５
２ 数 据 处 理
２ ． １ 逐 差 法
和Ｒ ， 将测 量数 据代 人下 列公 式 ，
Ｒ ｏ＝ 一尺 ｏ ｏ ｆ ｔ ＝３ ２ ． ４ ８ ８ ７
在 大学 物理 实 验室 内 ， 用 于 观 测 温度 系 数 的
金 属导体 通 常需要 具备 以下 特性 ： 第一 ， 电阻温度
系数要尽 可 能 的大 和稳 定 ， 电 阻值 与 温 度 之 问应 具 有 良好 的线 性关 系 ； 第二 ， 电阻 率高 ， 热容量 小 ， 反 应速 度 快 ； 第三 ， 材料 的复 现性 和工 艺性 好 ， 价 格 相对较 低 ； 第四， 在可 以测 量 的范 围内物理 和化
的电阻 随 温 度 的 变 化 比较 有 规 律 。根 据 量 子 理
选用 金属 铜作 为研 究对 象 。
实验 过程 中以金 属 铜 为 研 究 对 象 ， 利用 Ｄ Ｈ — Ｓ Ｊ ５温 度 传 感 器 实 验 装 置 ， 测 量 铜 的 阻一 温关系。
实验 过程 中 ， 每隔 ５ ｏ Ｃ测量 一 次相应 的电阻值 ， 采 集 的实验 数据 见表 １ 。
Ｒ ＝Ｒ ０ （ １＋ ｚ ）
（ ２ ）
本身 又是 对实验 定量 分析 的依 据 ， 是 探索 、 验证 物 理规律 的第 一手 资 料 ， 通 过 对 实 验 数据 的分 析 和
误 差处 理 可 以培 养 和提高 学生 实验 能力 的多个 方 面， 如设 计 实验 的能 力 ， 操作 的实 验 能力 ， 处 理 和 分 析数 据 的能力 以及 在 实 验 中进 行 观 察 、 思 考 的