專科實驗報告實驗名稱:熱敏內(nèi)阻氣溫特點的研究（略寫）實驗15熱敏內(nèi)阻氣溫特點的研究【實驗?zāi)康暮鸵蟆垦芯繜崦魞?nèi)阻的氣溫特點。用畫圖法和回歸法處理數(shù)據(jù)。【實驗原理】金屬導(dǎo)體內(nèi)阻金屬導(dǎo)體的內(nèi)阻隨氣溫的下降而降低，內(nèi)阻值與氣溫間的關(guān)系常用以下經(jīng)驗公式表示：（1）式中是氣溫為時的阻值，為C時的阻值，為常系數(shù)。在好多情況下，可只取前三項：（2）由于常數(shù)比小好多，在不太大的氣溫范圍內(nèi)，可以略去，于是上式可近似寫成：（3）式中稱為該金屬內(nèi)阻的氣溫系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻熱敏內(nèi)阻由半導(dǎo)體材料制成，是一種敏感器件。其特征是在一定的濕度范圍內(nèi)，它的內(nèi)阻率隨氣溫的變化而明顯地變化，因此能直接將體溫的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化。通常半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻隨氣溫下降內(nèi)阻率增長，稱為負氣溫系數(shù)熱敏內(nèi)阻，其阻值率隨熱力學(xué)體溫的關(guān)系為（4）式中與為常數(shù)，由材料的化學(xué)性質(zhì)決定。也有些半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻，比如錳酸鋇摻入微量稀土元素，采用陶瓷制造工藝焙燒而成的熱敏內(nèi)阻在室溫下降到某特定范圍（居里點）時，內(nèi)阻率會大幅上升，稱為正氣溫系數(shù)熱敏內(nèi)阻。其阻值率的氣溫特點為：（5）式中、為常數(shù)，由材料化學(xué)性質(zhì)決定。對（5）式兩側(cè)取對數(shù)電阻的測量實驗表格，得（6）可見與成線性關(guān)系，若從實驗中測得若干個和對應(yīng)的值，通過畫圖法可求出(由截距求出)和(即斜率)。
實驗原理圖圖1實驗原理圖雙臂電橋的基本原理用惠斯通電橋檢測內(nèi)阻時，電橋應(yīng)調(diào)節(jié)到平衡狀態(tài)，此時。但有時被測內(nèi)阻電阻變化很快(如熱敏內(nèi)阻)，電橋很難調(diào)節(jié)到平衡狀態(tài)，此時用非平衡電橋檢測較為便捷。非平衡電橋是指工作于不平衡狀態(tài)下的電橋，（如圖二所示）。我們曉得，當(dāng)電橋處于平衡狀態(tài)時G中無電壓通過。假如有一橋臂的電阻發(fā)生變化，則電橋喪失平衡，，的大小與該橋臂電阻的變化量有關(guān)。假如該內(nèi)阻為熱敏電阻，則其電阻的變化量又與氣溫改變量有關(guān)。這樣，就可以用的大小來表征體溫的高低，這就是借助非平衡電橋檢測體溫的基本原理。下邊我們用大道電壓法求出與熱敏內(nèi)阻的關(guān)系。橋路中電流計電阻，橋臂內(nèi)阻、、和電源電動勢均為已知量電阻的測量實驗表格，電源電阻忽視不計。按照基爾霍夫第一定理，并注意附圖中的電壓參考方向，A、B、D三個節(jié)點的電壓多項式如下：節(jié)點A：節(jié)點B：節(jié)點D：按照基爾霍夫第二定理，并注意到圖中各單向標(biāo)量的參考方向，3個網(wǎng)孔的回路電流多項式如下：回路Ⅰ：圖2雙臂電橋原理圖回路Ⅱ：回路Ⅲ：解以上6個聯(lián)立多項式可得：（7)由上式可知，當(dāng)時，，電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)時，，表示的實際方向與參考方向相同；當(dāng)時，，表示的實際方向與參考方向相反。
將（7）式整理后求得熱敏內(nèi)阻：(8)從上式和（4）式可以看出，與以及與都是一一對應(yīng)的，也就是說與有著確定的關(guān)系。假如我們用微安表檢測，并將微安表刻度盤的電壓分度值改為氣溫分度值，這樣的組合就可以拿來檢測體溫，稱為半導(dǎo)體體溫計。用熱敏內(nèi)阻做體溫計的探頭，具有容積小，對氣溫變化反應(yīng)靈敏和易于遙控等特性，在測溫技術(shù)、自動控制技術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。圖3圖4圖5圖6【實驗儀器】靈敏檢流計、電阻箱、熱敏內(nèi)阻、玻璃燒瓶、小試管、溫度計、EH化學(xué)實驗儀、電熱水壺【實驗內(nèi)容】1．按實驗原理圖的實驗裝置接好電路，安裝儀器。2．在容器內(nèi)盛入水，開啟直流電源開關(guān)，先測出溫度時氣溫T0和NTC熱敏內(nèi)阻的電阻R0;對水加熱，使溫度逐步上升,測試的氣溫從溫度開始，每降低5℃，作一次量記為Ti和Ri，直至85℃止。3．用畫圖法求出體溫在溫度到85℃范圍內(nèi)的材料系數(shù)B。【實驗數(shù)據(jù)】T/℃RT/Ω（升溫）RT/Ω（降溫）平均值RT/Ω...377...5表1實驗數(shù)據(jù)【實驗剖析及處理】繪制標(biāo)定曲線，剖析標(biāo)定特點R-t曲線做出R-t曲線如下：表2R-t曲線得指數(shù)擬合曲線y=3786.9e^（-0.0308x）,得50℃時候的斜率為-25，內(nèi)阻值為785Ω，這么氣溫系數(shù)作出曲線：/℃-1曲線表3曲線從圖中可以曉得，B=3290這么有。【問題與建議】實驗偏差的主要來源是對相應(yīng)氣溫點的內(nèi)阻值的測定的不確切，其偏差可以達到幾十歐姆，這主要是因為體溫計的不精確和熱敏內(nèi)阻對氣溫變化的敏感性導(dǎo)致的，本實驗的精確度并不高。