评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：用热敏电阻改装温度计班级：姓名：学号：指导教师：学院技术物理糸物理实验室实验日期：2008年月日实验报告实验《用热敏电阻改装温度计》实验提要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°C〜90°C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°C〜80°C2）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，1.5分⑹写出完整的实验报告，2.5分其中实验数据处理，1分；实验结果，0.5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？2实验报告用热敏电阻改装温度计实验目的：1. 了解热敏电阻的特性2. 掌握非平衡电桥的电路原理及应用3. 学会实验常用仪器的使用4. 锻炼自己的动手操作能力和创新意识5. 学会资料的查找和应用实验仪器：惠斯通电桥，电阻箱，热敏电阻，水银温度计，滑动变阻器，微安表，加热电炉，烧杯等实验原理：1．惠斯通电桥原理惠斯通电桥原理电路图如图1所示当电桥平衡时，B,D之间的电势相等,桥路电流I二0,B,D之间相当于开路，贝UUB=UD;I1=I,I2=Io;BD1x20于是由I1R1=I2R2,I1RX=I2RO得Rx=R0R1/R2(1)(1) 式即为惠斯通电桥的平衡条件，也是用来测量电阻的原理公式欲求RX，X调节电桥平衡后，只要知道RRR0的阻值，即可由⑴式求得其阻值2．热敏电阻温度计原理热敏电阻是具有负的电阻温度系数，电阻值随温度升高而迅速下降，这是因为热敏电阻由半导体制成，在这些半导体内部，自由电子数目随温度的升高增加的很快，导电能力很快增强，虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动但这样作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用，所以温度上升会使电阻下降。
这样我们就可以测量电桥非平衡时通过桥路的电流大小来表征温度的高低热敏电阻温度计的设计电路图如图2示取二,值等于测温范围最低温度(°C)时热敏电阻的阻值是校正满刻度电流用的取值等于测温范围最高温度(0)时热敏电阻的阻值测量时首先把接在端，改变使微安表指示满刻度，然后再把接在端，如果在C时，=,=,电桥平衡，微安表指示为零温度越高，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热敏电阻的电阻—温度特性曲线如图3所示：图热敏电阻的电阻一温度特性曲线图可以看出其阻值随温度升高而很快减小，用它来设计测温计或传感器是很灵敏的为了用它来制作测温计，首先要测定它的电阻—温度特性实验步骤：1．电阻－温度特性的测定(1).把上述热敏电阻接在图1所示的电桥臂中，图中检流计用50微安的微安表，R0为电阻箱，取Ri=R2，即取倍率为12) .把热效电阻放在烧杯中，加热烧杯中的水，用水银温度计测量水温3) .接通电桥电源，再调节R0,使电桥平衡，逐步提高水温，测出不同温度下的热敏电阻阻值(从0开始至0每隔5°C测量一次并将测量数据记于下表4) .逐步降低水温，重复(3)操作，并取升温过程和降温过程中在该温度下的电阻的平均值为热敏电阻在该温度时的阻值。
表1电阻－温度特性测定数据表标准温度(C)热敏电阻阻值(Q)阻值平均值R(€)升温降温4045505560657075802．用热敏电阻改装温度计()取二，值等于测温范围最低温度(0)时热敏电阻的阻值是校正满刻度电流用的取值等于测温范围最高温度(0)时热敏电阻的阻值)先把接在端，改变使微安表指示满刻度，然后再把接在端，如果在0时，=,=,电桥平衡，微安表指示为零)定标时，每升高(降低)C时，用阻值相当的电阻代替热敏电阻，以减少因温度不稳定而造成的误差定标后，微安表上共有小格，每一小格表征°C,零刻度处表征0,满偏处表征03、温度校正°用改装后的热敏电阻温度计测量多次不同温度的热水的温度,测量时，从C开始每隔C取一组观测数据同时用水银温度计测出此时的热水温度（作为标准值）并将测量数据记录于下表2根据所测得的数据绘制出温度校正曲线表2温度校正数据表水银温度计读数（C）4044485256606468727680热敏温度计读数（升）（C:热敏温度计读数（降）（°C热敏温度计读数平均值△=(C)实验数据表格：表1电阻－温度特性测量数据表标准温度热敏电阻阻值(Q)阻值平均值(C)升温降温R(€)404787482948034540974185414150358636673626553204312931676026573649365365224322762259701892195219727516011671163680145214421427表2温度校正数据表水银温度计读数（C）4044485256606468727680热敏温度计读数（C）（升）40.444.648.351.456.560.763.368.672.776.579.9热敏温度计读数（C）（降）40.344.147.651.956.159.363.568.571.876.880热敏温度计读平圴值（C）40.3544.3547.9551.6556.36063.468.5572.2576.657.95△=—(C)-0.35-0.350.050.35-0.300.6-0.55-0.25-0.650.05数据处理:由温度校正数据表数据和公式厶二-得：£时(°C)同理可得其他温度△的值如上表数据。
0.65=0"由数据表可知最大误差值为：△=而改装后的量程为C0由准确度等级公式：△X=m€100%可求得为Xm€100%所以改装后仪器的准确度等级为：二数据图像：1. 根据表1绘制热敏电阻的电阻-温度特性曲线如下图1）2. 根据表2绘制温度校正曲线图如下图2）心得体会：通过实验，我觉得耐心是做好本实验的关键因素.此实验使我了解了热敏电阻的温度特性,并学会了如何用热敏电阻改装温度计，并用改装后的温度计测量不同温度的水温同时体会到在实验过程中应注意的两个问题：1、测量时电桥电路中的电流不能超过一定值，这是由热敏电阻伏安特性决定的当电流上升到一定值后，它两端的电压反而下降，这是由于通过热敏电阻的电流过大使它本身发热造成的设计热敏电阻温度计应避免它进入特性的这一阶段2、热敏电阻温度计的电阻较低，接入桥式电路将通过相当大的电流，这会引起实际温度的变化因此，用电桥测量它的电阻值时，应迅速找出平衡点、缩短测量时间。