热敏电阻改装温度计设计性实验报告

时间：2026-01-19

大学物理试验设计性试验

试验报告

试验题目：热敏电阻改装温度计

姓名：李靖子班级：2011级一班学号：2011012672

指导教师：

热敏电阻改装温度计

一、实验目的

1. 了解半导体和研究热敏电阻的温度特性

2. 设计测量温度范围为40°C—80°C的热敏电阻温度计。

0. 掌握用热敏电阻测量温度的原理和基本方法，通过试验会用热敏电阻改装温度计 4. 进一步掌握惠斯通电桥的原理及特点及非平衡电桥的输出特性。 5. 熟悉实验常用仪器的使用。

二、实验仪器

惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，电子温度计，滑动变阻器，微安表，加热电炉，保温瓶，烧杯等三、实验原理

1. 热敏电阻的温度特性

热敏电阻是利用半导体电阻值随温度呈显著变化的特性制成的一种热敏元件。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R2＝R0，R1值等于测温范围最低温度（40℃）时热敏电阻的阻值。R4是校正满刻度电流用的。取R4值等于测温范围最高温度（80℃）时热敏电阻的阻值。测量时首先把S2接在R4端，改变W使微安表指示满刻度，然后再把S2接在Rt端，如果在0℃时，RT＝R1，R0＝R2，电桥平衡，微安表指示为零。温度越高，Rt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。

2. 惠斯通电桥原理电桥平衡时，B、D之间的电势相等，测量未知电阻时利用电桥法可以减小实验误差。如图1所示即惠斯通电桥的电路图：

BD称为桥路R t、R 1、R 2、R 0为四个桥臂。由于电桥采取将待测电阻与标准电阻相比较的方法，同时，作为作平衡指示器的检流计只用来判断有无电流，并不需要提供读数，具有较高的灵敏度，因此用它测量电阻，能得到较为准确的。

当电桥平衡时B、D两点的电位相等,据两端为等电势的电路中不会存在电流的事实图中跨越在B、D间的检流计G用来判断这两点是否为等电势。闭合开关K1、K2如果检流计示数为零值桥路电流Ig=0桥路达到平衡

有UB=UD,UAB=UAD,UBC=UDC  （1）

由于Ig=0,所以I1 =It I2=I0  （2）

有 I1R1=I2R2 ItRt =I0R0  （0） 可得 RtR2=R1R0

（4） 或 Rt=错误！未找到引用源。 R0 (5) 式(5)即为惠斯通电桥的平衡条件，也是用来测量未知电阻的原理公式。根据它的形式我们称Rt为待测电阻。欲测Rt，只要选择恰当的R 1、R 2、R 0阻值，使电桥平衡，就可用式(5)求得其阻值。这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。反之，也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。由于要用热敏电阻改装成温度计必须知道热敏电阻的温度特性,所以可以用平衡电桥来测出不同温度下热敏电阻的阻值。

3. 热敏电阻的理论电阻—温度特性曲线如图2所示：

四、实验内容与步骤：

1、电阻—温度特性测定

(1)用热敏电阻代替图1所示惠斯通电路中的Rt后接通电源，合上开关（先合K1，再合K2）。 (2)首先校准检流计的机械零点。

(3)把热敏电阻放入烧杯中，用加热电炉加热烧杯中的水，并用水银温度计测量水温。 (4)选择恰当的倍率（

R1R2

的值），接通电源，通过调节R0的阻值，使电桥平衡，记录R0的

阻值，逐步升高水温，测出不同温度下的热敏电阻阻值。

(5)从40℃开始，每隔5℃测量一组数据，读取不同温度时的观察数据，直到80℃为止。 (6)从80℃开始逐步降低水温，每隔5℃测量一次数据，直到40℃为止。

(7)算出升降温时各温度下Rt的平均值，根据式（5）算出对应温度下热敏电阻的阻值。 (8)根据测得的数据绘制热敏电阻的电阻—温度特性曲线图。

标准温度T(℃)

45 50 55 60 65 70 75 80