非平衡电桥实验复习.ppt

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1、普物实验复习普物实验复习非平衡电桥测热敏电阻的温度特性固体线膨胀系数的测定非平衡电桥测热敏电阻的温度特性实验原理实验原理 1.1.热敏电阻的温度特性热敏电阻的温度特性 热敏电阻是热敏电阻是对温度非常敏热敏电阻是热敏电阻是对温度非常敏感的一种半导体电阻，它在不同温度时感的一种半导体电阻，它在不同温度时有不同的阻值。有不同的阻值。2 2、非平衡电桥、非平衡电桥 本实验中热敏电阻随着温度的变化，阻值变化很快，电桥很难调到平衡，用非平衡电桥测量较为方便。实验操作1.电路连接：电源正极接热敏电阻，热敏电阻接微安表的正极。3.l冷水中调零偏冷水中调零偏l热水中调满偏热水中调满偏2.电源大小为1.02.0V

2、（1）冷水中调平衡的一个简单方）冷水中调平衡的一个简单方法是：使法是：使R3=R4(几千欧几千欧)，然后，然后调调节节R2，使电桥，使电桥基本平衡基本平衡（2）热水中调满偏：保证）热水中调满偏：保证R2不变，不变，同步同步调节调节R3和和R4（保持（保持R3=R4），），直到直到接近满偏接近满偏4.记录记录R2,R3,R4,E,Rg的值，且每下降的值，且每下降5个摄氏度就个摄氏度就记录一次微安表读数和温度计读数记录一次微安表读数和温度计读数EuAVKRTR3R4R2BD数据记录和处理1.温度计读数：估读到0.12.微安表读数：估读到0.1uAt()Ig（A）RT（）lnRT(无单位)T(K)1

3、/TTt273.15K,如：如：95.5273.15368.2K1/T取取4位：位：2.716103K-1RT可取可取34位，位，尾数尾数与真数的位数相同与真数的位数相同,如如R400，（，（3位），位），lnRt5.991（小数点后保留3位）t(0C）R(k)8.007.006.005.004.003.002.0030.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0Rt-t图圆滑、细曲线横、纵标要标单位坐标的准确位对应于整数格图名AlnR4.1004.0003.9003.8003.7003.6003.500 2.600 2.700 2.800 2.900 3.00

4、0 3.100 3.200 3.300T1(103K-1）lnRt-1/T图纵坐标纵坐标没单位没单位用直线上两点计算用直线上两点计算斜率，不要用测量斜率，不要用测量得到的两点计算得到的两点计算若若R有有3位，位，结果的结果的尾数与真数的位数尾数与真数的位数相同相同,如如R400，lnRt5.991（2.620，3.540）（3.230，4.090）思考题思考题1 1非平衡电桥与平衡电桥有什么异同？非平衡电桥与平衡电桥有什么异同？答：两种电桥的异同：答：两种电桥的异同：电路相同电路相同；不同在于：平衡电桥；调平衡后，利用电压关系求电阻；不同在于：平衡电桥；调平衡后，利用电压关系求电阻；非平衡电桥

5、不需调平衡，即不需要非平衡电桥不需调平衡，即不需要Ig0 0，而是通过，而是通过Ig 求电求电阻。阻。2 2热敏电阻有什么样的温度特性？为什么要用非平衡电桥热敏电阻有什么样的温度特性？为什么要用非平衡电桥 而不是平衡电桥测量热敏电阻的温度特性？而不是平衡电桥测量热敏电阻的温度特性？答：电阻值随温度变化而变化。答：电阻值随温度变化而变化。若用惠斯登电桥测量电阻时，电桥应调到平衡状态。由于若用惠斯登电桥测量电阻时，电桥应调到平衡状态。由于 被测电阻阻值被测电阻阻值变化很快变化很快，电桥，电桥很难调到平衡很难调到平衡，这时用非平，这时用非平 衡电桥测量较为衡电桥测量较为方便方便。它不需调平衡，即不需

6、要。它不需调平衡，即不需要Ig 0 0，而，而 是通过是通过Ig求电阻。求电阻。3测量前，为什么使测量前，为什么使RT在冷水中时微安表基本无偏传，在冷水中时微安表基本无偏传，RT在沸水中时微安表接近满偏？在沸水中时微安表接近满偏？答：因为实验过程温度范围是从冷水温度到热水温度，随答：因为实验过程温度范围是从冷水温度到热水温度，随着温度改变着温度改变RT也变化从而引起经过微安表的电流发生变化，也变化从而引起经过微安表的电流发生变化，为了确保该电流在整个实验过程都为了确保该电流在整个实验过程都不超出不超出微安表的微安表的测量范测量范围围，同时变化范围不至于太小（太小，数据相接近，误差，同时变化范围

7、不至于太小（太小，数据相接近，误差大），实验前必须调整电路，使得大），实验前必须调整电路，使得RT在冷水中时微安表在冷水中时微安表基基本本无偏传，无偏传，RT在沸水中时微安表在沸水中时微安表接近接近满偏。满偏。4微安表和电源的正负极可随便接吗微安表和电源的正负极可随便接吗？为什么？为什么？答：答：不可以。不可以。通过微安表的电流必须通过微安表的电流必须从正极进，负极出。例从正极进，负极出。例 如根据电路如根据电路图，当温度升高时，图，当温度升高时，RT阻值下降，阻值下降，B点电压比点电压比D点高，所以电流从点高，所以电流从B点到点到D点，即微安表正极必须连点，即微安表正极必须连B点，负极点，负

8、极连连D点。点。如果如果RT位置或电源极性方向改变，微位置或电源极性方向改变，微安表的接法也应随之改变。安表的接法也应随之改变。EuAVKRTR3R4R2BD5试利用以上所学知识设计一个半导体温度计。试利用以上所学知识设计一个半导体温度计。答：利用答：利用电流表读数与阻值一一对应电流表读数与阻值一一对应的关系，可以用热的关系，可以用热敏电阻敏电阻 作为探头，用微安表测量作为探头，用微安表测量Ig，并将微安表刻度，并将微安表刻度盘的盘的电流分度值电流分度值改变为改变为温度分度值温度分度值，这样的组合就可以，这样的组合就可以用来测量温度。用来测量温度。注意不同的温度范围应选择不同的热敏电阻与微安表

9、。注意不同的温度范围应选择不同的热敏电阻与微安表。这样的温度计具有体积小、对温度反应灵敏和便于操控这样的温度计具有体积小、对温度反应灵敏和便于操控的优点。的优点。6能否用惠斯登电桥做该实能否用惠斯登电桥做该实验？请你设计一下，并画出电验？请你设计一下，并画出电路图。除此之外还可用什么仪路图。除此之外还可用什么仪器代替？器代替？答：可以，直接用箱式惠斯登答：可以，直接用箱式惠斯登电桥测热敏电阻阻值。如图，电桥测热敏电阻阻值。如图，调节合适比率和比率臂电阻，调节合适比率和比率臂电阻，使灵敏电流计指向零刻度，然使灵敏电流计指向零刻度，然后后迅速迅速从温度计读出此时的温从温度计读出此时的温度（由于温度

10、是动态变化的，度（由于温度是动态变化的，故测量时可提前故测量时可提前2进行跟踪，进行跟踪，以保证测量速度与测量精度）。以保证测量速度与测量精度）。除此之外，还可以用数字多用除此之外，还可以用数字多用表（电阻档）代替惠斯登电桥。表（电阻档）代替惠斯登电桥。固体线膨胀系数的测定实验原理：物质在一定温度范围内，原长为l的物体受热后伸长量l与其温度的增加量t近似成正比，与原长l也成正比，即：l=lt操作1、安装千分表时注意被测物体与千分表测量头保持在同一直线上。2、安装时，为使千分表与隔热棒有良好接触，我们通常使千分表读数值在处，然后固定千分表，再转动千分表圆盘，使长指针与零刻度线重合。数据处理1、作图时，坐标轴上最小整数格表示l、t分别代表0.001mm、0.1；且l 有4个有效位数。思考题1、为什么要在t和l稳定的时候才能读数？读数稳定时，说明样品基本受热均匀，此时读数反映的是真实温度和伸长量。2、低导热体的作用是什么？与被测物接触的一端为什么是尖的？低导热体在这里起隔热和力的传递作用，导热性低，不易受热，那就不易膨胀，那就能保证千分表测到的就是样品的受热微小伸长量。做成尖的，接触面积最小了，减少样品与千分表减少样品与千分表的热传递的热传递。3、为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线？只有受力在同一直线，千分表才能测出样品的真实伸长量，否则只是伸长量的分量。