实验报告书写规则

评分：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目：

热敏电阻改装温度计

**学院 物理系 大学

物理实验室

实验日期：2010年12

月10 日

实验6 《用热敏电阻改装温度

计》实验

提要

实验课题及任务

班 级：

姓 名：

学号：

指导教师：

热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。不同于导体的阻值——温度特性（温度升高，阻值增大），半导体热敏电阻的阻值——温度特性是当温度升高，阻值降低。产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。热敏电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温范围为40℃~90℃的半导体温度计。

《用热敏电阻改装温度计》实验课题任务是：根据所学的知识，设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用热敏电阻改装温度计》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。

设计要求

⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。

实验仪器

惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，加热电炉，烧杯等

实验所改装的温度计的要求

（1）要求测量范围在40℃~80℃。

（2）定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己确定测量间隔，要达到一定的测量精度）。

（3）改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度，同时用水银温度计测出此时的热水温度（作为标准值），绘制出校正曲线。

评分参考(10分)

⑴正确写出实验原理和计算公式，2分。

⑵正确的写出测量方法，1分。

⑶写出实验内容及步骤，1分。

⑷正确的联接仪器、正确操作仪器，2分。

⑸正确的测量数据，分。

⑹写出完整的实验报告，分。(其中实验数据处理，1分；实验结果，分；整体结构，1分)

学时分配

实验验收，4学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告1学时。提交整体设计方案时间

学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求电子版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。

思考题

如何才能提高改装热敏温度计的精确度

用热敏电阻改温度计.

实验目的：

1．了解热敏电阻的温度特性。

2．了解非平衡电桥在非电量测量中的应用。

3．设计以热敏电阻温度计算进行定标。

4．绘制出热敏电阻的电阻温度特性曲线。

实验仪器：

惠斯通电桥，热敏电阻，水银温度计，水槽，烧杯等。

实验原理：

1．惠斯通电桥测量原理

图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R0、R1、R2、Rx连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接

上电源，称为电桥的“电源对角线”。E为线路中供

电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在

0-30V之间调节。R保护为较大的可变电阻，在电桥

不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当

电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。

电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等

时，桥路中的电流

≠

g

I

，检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位不相

等时，桥路中的电流

=

g

I

，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），

这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：

0=g I

DB

CB AD

AC U U U U ==

R Rx I I = 21R R I I = 11R I R I R x Rx = 2

200R I R I R R = 于是

2

1

0R R R R x =即1

02R R R R x =。此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积

相等。这就是电桥的平衡条件。

根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为

002

1

KR R R R R x ==

（1）

电阻1R 、2R 为电桥的比率臂，

x

R 为待测臂，

0R 为比较臂，

R 作为比较的标准，

实验室常用电阻箱。由(1)式可以看出，待测电阻

x

R 由比率值K 和标准电阻

R 决定，

比值K 可以作成10n ，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，由于标准电阻可以制作得比较精密，所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应用广泛的重要原因。

2．热敏电阻的基本特性：

热敏电阻的基本特性是温度与电阻的变化关系。由于热敏电阻是由半导体材料制成的，其中的载流子数目是随着温度的升高按指数规律迅速增加的。载流子数目越多，导电能力越强，其电阻率也就越小，因此热敏电阻的电阻值随着温度的升高将按指数规律迅速减小。这和金属中的自由电子的导电机制恰好相反，金属