用热敏电阻改装温度计 电子07-1 陈耀烽

用热敏电阻改装温度计

评分：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目：

班 级：

姓 名： 学号：

指导教师：

茂名学院技术物理系大学物理实验室

实验日期：2008 年11 月27 日

用热敏电阻改装温度计

实验7 《用热敏电阻改装温度计》实验

实验课题及任务

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℃~80℃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，了解非平衡电桥的工作原理，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测量温度间隔（最大不能超过5℃）。

⑷ 要求测量R~t曲线，标出改装后的的温度计的刻度，然后再进行校正，校正时的温度点不要和定标时的温度点相同。

实验仪器

惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，量热器等

用热敏电阻改装温度计

实验所改装的温度计的要求

⑴要求测量范围在40℃~80℃。

⑵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）。定标后的刻度要求为：一大格表示5℃，一小格表示1℃。

⑶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。

四.实验原理： 1.热敏电阻原理：

热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻。由于半导体中的载流子数目是随着温度升高而按指数激烈地增加，载流子数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。因此，热敏电阻随着温度升高，它的电阻率将按指数规律迅速地减小。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的。

热敏电阻的电阻—温度特性曲线如下图所示：

2.非平衡电桥原理： 如下图为惠斯通电桥，设通过检流计的电流为I，

g

运用基尔霍夫定律，可以计算

用热敏电阻改装温度计

I

g

UAC(rR rR

R(r R)(r R) rR(r R

2

x

1

g

2

1

x

2

1

)

) 2

r1Rx(r2 R0)

式中UAC为AC间的电压，Rg为电流表的内阻。 若Ig 0，则可得：Rx R0

R1R2

这是平衡电桥测量电阻的原理。

若Ig 0，则由公式可知，在电阻r1，r2，R0和电压UAC均为定值的情况下，电阻Rx与电桥电流Ig具有一一对应的关系，因而可以用Ig的大小来量度待测电阻Rx。这种就是非平衡电桥。

3.热敏电阻温度计的原理：

( 1 )

E

如图（１），当RT在某温度下，将电桥调平衡后，改变RT所处的温度，RT的阻值发生变化。从而电桥失去平衡，这时检流计的示值将是RT处温度增量的函数。如果测出检流计的示值与RT温度的关系，就可以利用此非平衡电桥法测量

RT处未知温度的值。

用热敏电阻改装温度计

( 2 )

E

图（２）为热敏电阻温度计原理图：E为直流电源，K1为工作选择开关，RT为热敏电阻，Ｇ为微安表，KG为电流计开关，KE为电源开关。当RT处于测量范围的最低温度时，微安表的指针指向零，当RT处于测量范围的最高温度时，微安表为满偏，这样就可以根据微安表的量程控制温度的测量范围。

取r1＝r2，R0值等于测温范围最低温度（40℃）时热敏电阻的阻值。Rn是校正满刻度电流用的。取Rn值等于测温范围最高温度（80℃）时热敏电阻的阻值。测量时首先把k1接在Rn端，改变W使微安表指示满刻度，然后再把k1接在RT端，如果在40℃时，RT＝R0，r1＝r2，电桥平衡，微安表指示为零。温度越高，RT值越小，电桥越不平衡，通过表头的电流也就越大。反过来可以用通过表头的电流来表示被测温度的高低。

五.实验内容与步骤： 1.测绘RT

~T

曲线

按图（1）接好仪器，热敏电阻放在热水瓶中，加热水，当水温为t0 400C 时，测出此时热敏电阻的阻值，为RT(t0)。之后每升高水温50C测量一次热敏电阻的阻值，记为RT(ti)，直到t10 900C，此时热敏电阻的阻值记为RT(t10)。作出RT~T曲线。

2.测绘定标曲线

用热敏电阻改装温度计

1）.按图（2）连接好仪器，调节RN等于RT(t0)，根据RT(t0)的阻值选择适当的

倍率，使R0的千位不为零。转动开关K，指向N，定标微安表的“0”为t0。具体操作是：按下电键KG，KE后，调节R0，使微安表指针指“0”，减小，以后R0不要再动。 RP，再细调R0，使指针准确指向“0”

2）. 调节RN等于RT(t10)，定标微安表的满刻度为t10，调节RP（R0不动），使

指针指向满刻度即可。

３）.定标微安表上其他刻度对应的温度值，将K1转向Ｐ，使加热瓶中的温度从

t10

逐渐降低，每降低20C测量一次，直到t0，标记微安表的示值对应的温

度。

3.用改装温度计测温度并校正

用图（2），K指向P，RT置于水中，以改装的温度计为准，每相邻50C选

择一个校正点，用水银温度计测出在每个校正点时的温度，记为T标，其中被校正的温度计测量数值为Ti，由公式 T Ti T标求出 T的值，再由 T与Ti作出校正曲线 T~Ti其中以Ti为横坐标轴，以 T为纵坐标轴.

六.实验数据记录：

表一

用热敏电阻改装温度计

七.实验数据处理：

对表二，由公式 T Ti T标求出 T的值。

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