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大学物理实验|大学物理实验报告( 二 )


热敏电阻 在不同温度时的电阻值，可由非平衡直流电桥测得 。非平衡直流电桥原理图如右图所示，B、D之间为一负载电阻 ，只要测出 ，就可以得到 值 。
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当负载电阻，即电桥输出处于开
路状态时， =0，仅有电压输出，用 表示，当 时，电桥输出 =0，即电桥处于平衡状态 。为了测量的准确性，在测量之前，电桥必须预调平衡，这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关 。
若R1、R2、R3固定，R4为待测电阻，R4 = RX，则当R4R4+△R时，因电桥不平衡而产生的电压输出为：
（15）
在测量MF51型热敏电阻时，非平衡直流电桥所采用的是立式电桥 ， ，且 ，则
（16）
式中R和 均为预调平衡后的电阻值，测得电压输出后，通过式（16）运算可得△R，从而求的 =R4+△R 。
【大学物理实验|大学物理实验报告】3、热敏电阻的电阻温度特性研究
根据表一中MF51型半导体热敏电阻（2.7k）之电阻~温度特性研究桥式电路，并设计各臂电阻R和 的值，以确保电压输出不会溢出（本实验 =1000.0， =4323.0） 。
根据桥式，预调平衡，将功能转换开关旋至电压位置，按下G、B开关，打开实验加热装置升温，每隔2℃测1个值，并将测量数据列表（表二） 。
表一 MF51型半导体热敏电阻（2.7k）之电阻～温度特性
温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
电阻 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
表二 非平衡电桥电压输出形式（立式）测量MF51型热敏电阻的数据
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4
热力学T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4
0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4
0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9
4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1
根据表二所得的数据作出 ～ 图，如右图所示 。运用最小二乘法计算所得的线性方程为 ，即MF51型半导体热敏电阻（2.7k）的电阻～温度特性的数学表达式为。
4、实验结果误差
通过实验所得的MF51型半导体热敏电阻的电阻温度特性的数学表达式为。根据所得表达式计算出热敏电阻的电阻～温度特性的测量值，与表一所给出的参考值有较好的一致性，如下表所示：
表三 实验结果比较
温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
参考值RT2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
测量值RT2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823
相对误差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00
从上述结果来看，基本在实验误差范围之内 。但我们可以清楚的发现，随着温度的升高，电阻值变小，但是相对误差却在变大，这主要是由内热效应而引起的 。

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