評分：學(xué)院化學(xué)實驗設(shè)計性實驗實驗題目：用熱敏內(nèi)阻加裝體溫計學(xué)號：指導(dǎo)班主任：XX**院技術(shù)化學(xué)系化學(xué)實驗室實驗日期：2008實驗《用熱敏內(nèi)阻加裝體溫計》實驗提要實驗課題及任務(wù)熱敏內(nèi)阻是電阻對氣溫變化特別敏感的一種半導(dǎo)體。不同于導(dǎo)體的電阻——溫度特點(diǎn)（氣溫下降，電阻減小），半導(dǎo)體熱敏阻值的電阻——溫度特點(diǎn)是當(dāng)氣溫下降，電阻減小。形成這些現(xiàn)象的緣由是因為半導(dǎo)體中的自旋數(shù)量隨著溫度下降而按數(shù)激烈地降低，自旋的數(shù)量越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，內(nèi)阻率就越小。熱敏內(nèi)阻體溫計是借助半導(dǎo)體的阻值值隨氣溫大幅變化的特點(diǎn)而制做的，以半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻為傳感，通過檢測其阻值值來確定體溫的儀器。可以借助這些“非平衡電橋”的電路原理來實現(xiàn)對氣溫的檢測。用半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻作為傳感，設(shè)計制做一臺測溫范圍為40~90的半導(dǎo)體體溫計。《用熱敏內(nèi)阻加裝體溫計》實驗課題任務(wù)是：按照所學(xué)的知識，設(shè)計實驗把所給的熱敏內(nèi)阻加裝成熱敏體溫計。中學(xué)生按照自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計出《用熱敏內(nèi)阻加裝體溫計》的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實驗原理和理論估算公式，研究檢測方式，寫出實驗內(nèi)容和步驟。)，之后按照自己設(shè)計的方案，進(jìn)行實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實驗結(jié)果，按書寫科學(xué)論文的要求寫出完整的實驗報告。
設(shè)計要求通過查找資料，并到實驗室了解所用儀器的實物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方式，找出所要檢測的數(shù)學(xué)量，并推導(dǎo)入估算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實驗的實驗原理。按照實驗情況自己確定所需的檢測次數(shù)。實驗儀器惠斯通電橋，內(nèi)阻箱，表頭電阻的測量實驗器材，熱敏內(nèi)阻，水銀體溫計，加熱電爐，燒瓶等實驗所加裝的體溫計的要求（1）要求檢測范圍在40~80。（2）定標(biāo)時要求檢測升溫和降溫中同一氣溫下熱敏體溫計的指示值（自己確定檢測間隔，要達(dá)到一定的檢測精度）。（3）加裝后用所加裝的體溫計檢測多次不同水溫的冷水的濕度，同時用水銀體溫計測出此時的冷水水溫（作為標(biāo)準(zhǔn)值），勾畫出校準(zhǔn)曲線。評分參考(10寫出完整的實驗報告，2.5分。(其中實驗數(shù)據(jù)處理，1分；實驗結(jié)果，0.5分；整體結(jié)構(gòu)，1學(xué)時分配實驗初驗，4學(xué)時，在實驗室外完成；班主任指導(dǎo)(開放實驗室)和開題報告1學(xué)時。遞交整體設(shè)計方案時間中學(xué)生自選題后2~3周內(nèi)完成實驗整體設(shè)計方案并遞交。遞交整體設(shè)計方案，要求電子版。用電子短信發(fā)送到指導(dǎo)班主任的電子郵箱里。思索題怎么能夠提升加裝熱敏濕度計的精確度？用熱敏內(nèi)阻加裝體溫計實驗?zāi)康模簩W(xué)會資料的查找和應(yīng)用實驗儀器：惠斯通電橋，內(nèi)阻箱，熱敏阻值，水銀體溫計，滑動變阻器，微安表，加熱電爐，燒瓶等實驗原理：惠斯通電橋原理惠斯通電橋原理電路圖如圖1所示。
當(dāng)電橋平衡時，B，D之間的電勢相等，UB=UD;I1=Ix,I2=I0;于是由I1R1=I2R2,I1RX=I2R0（1）式即為惠斯通電橋的平衡條件，也是拿來檢測內(nèi)阻的原理公式。欲求RX，調(diào)節(jié)電橋平衡后，只要曉得R1,R2,R0的電阻，即可由(1)式求得其電阻。2．熱敏內(nèi)阻體溫計原理熱敏內(nèi)阻是具有負(fù)的阻值氣溫系數(shù)，內(nèi)阻值隨氣溫下降而迅速增長，這是由于熱敏內(nèi)阻由半導(dǎo)體制成，在這種半導(dǎo)體內(nèi)部，自由電子數(shù)量隨氣溫的下降降低的很快，導(dǎo)電能力很快提高，即使原子震動也會減緩并妨礙電子的運(yùn)動。但這樣作用對導(dǎo)電性能的影響遠(yuǎn)大于電子被釋放而改變導(dǎo)電性能的作用，所以氣溫上升會使內(nèi)阻升高。這樣我們就可以檢測電橋非平衡時通過橋路的電壓大小來表征濕度的高低。熱敏內(nèi)阻濕度計的設(shè)計電路圖如圖2示。取R2＝R3，R1值等于測溫范圍最低氣溫（40）時熱敏阻值的電阻。R4是校準(zhǔn)滿刻度電壓用的。取R4值等于測溫范圍最高氣溫（80）時熱敏阻值的電阻。檢測時首先把S2接在R4端，改變安表指示滿刻度，之后再把S2接在RT端，假如在40時，RT＝R1電阻的測量實驗器材，R3＝R2，電橋平衡，微安表指示為零。氣溫越高，RT值越小，電橋越不平衡，通過表頭的電壓也就越大。
反過來可以用通過表頭的電壓來表示被測溫度的高低。3．熱敏阻值的內(nèi)阻—溫度特點(diǎn)曲線如圖3所示：熱敏內(nèi)阻的內(nèi)阻—溫度特點(diǎn)曲線圖可以看出其電阻隨氣溫下降而很快減弱，用它來設(shè)計測溫計或傳感是很靈敏的。為了用它來制做測溫計，首先要測定它的內(nèi)阻—溫度特點(diǎn)。實驗步驟：1．內(nèi)阻－氣溫特點(diǎn)的測定(1).把上述熱敏內(nèi)阻接在圖1所示的電橋臂中，圖中檢流計用50微安的微安表，R0為內(nèi)阻箱，取R1＝R2,即取倍率為1。(2).把熱效內(nèi)阻置于燒瓶中，加熱燒瓶中的水，用水銀體溫計檢測溫度。(3).接通電橋電源，再調(diào)節(jié)R0，使電橋平衡，逐漸增強(qiáng)溫度，測出不同水溫下的熱敏內(nèi)阻電阻(從40開始至80,每隔5檢測一次)。并將檢測數(shù)據(jù)記于下表。(4).逐漸增加溫度,重復(fù)（3）操作,并取升溫過程和降溫過程中在該氣溫下的內(nèi)阻的平均值為熱敏內(nèi)阻在該氣溫時的電阻。內(nèi)阻－氣溫特點(diǎn)測定數(shù)據(jù)表標(biāo)準(zhǔn)氣溫升溫降溫．用熱敏內(nèi)阻加裝體溫計（1）.取R2＝R3，R1值等于測溫范圍最低氣溫（40）時熱敏阻值的電阻。R4校準(zhǔn)滿刻度電壓用的。取R4值等于測溫范圍最高氣溫（80）時熱敏阻值的阻（2）.先把S2接在R4端，改變W使微安表指示滿刻度，之后再把S2接在RT假如在40時，RT＝R1，R3＝R2，電橋平衡，微安表指示為零。
（3）.定標(biāo)時，每下降（增加）5時，用電阻相當(dāng)?shù)膬?nèi)阻取代熱敏內(nèi)阻，以降低因體溫不穩(wěn)定而導(dǎo)致的偏差。（4）.定標(biāo)后，微安表上共有40小格，每一小格表征1，零刻度處表征40，滿偏處表征80。3、溫度校準(zhǔn)1、用加裝后的熱敏內(nèi)阻體溫計檢測多次不同水溫的冷水的氣溫，檢測時，從40開始每隔4取一組觀測數(shù)據(jù),同時用水銀體溫計測出此時的冷水水溫（作為標(biāo)準(zhǔn)值）。并將檢測數(shù)據(jù)記錄于下表。2、根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)勾畫出室溫校準(zhǔn)曲線。氣溫校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表實驗數(shù)據(jù)表格：內(nèi)阻－氣溫特點(diǎn)檢測數(shù)據(jù)表標(biāo)準(zhǔn)氣溫升溫降溫水銀體溫計讀數(shù)Tt（）熱敏體溫計讀熱敏體溫計讀數(shù)平均值TsT＝Tt-Ts氣溫校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)處理:由氣溫校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)和公式T＝Tt－Ts得：40T40＝Tt－Ts＝40－40.35＝－0.35（）同理可得其他氣溫T的值如上表數(shù)據(jù)。
由數(shù)據(jù)表可知最大偏差值為：Xm＝0.65而加裝后的阻值為Xm=40。由確切度等級公式：S＝100%可求得=1.625所以加裝后儀器的確切度等級為：S＝2.5數(shù)據(jù)圖象：依據(jù)表1勾畫熱敏內(nèi)阻的內(nèi)阻-氣溫特點(diǎn)曲線。（如右圖1）依據(jù)表2勾畫氣溫校準(zhǔn)曲線圖。（如右圖2）。心得感受：通過實驗，我認(rèn)為耐心是做好本實驗的關(guān)鍵誘因.此實驗使我了解了熱敏電阻的氣溫特點(diǎn),并學(xué)會了怎么用熱敏內(nèi)阻加裝濕度計，并用加裝后的體溫計檢測不同水溫的油溫。水銀體溫計讀數(shù)Tt（）4044485256606468727680熱敏體溫計讀40.444.648.351.456.560.763.368.672.776.579.9熱敏體溫計讀40.344.147.651.956.159.363.568.571.876.880熱敏體溫計讀平圴值Ts（）40.3544.3547.9551.6556.36063.468.5572.2576.657.95-0.35-0.350.050.35-0.30.6-0.55-0.25-0.650.05