
热学实验报告热敏电阻温度特性的研究
金属电阻和热敏电阻温度特性的物理实验中,为什么要验一、热电阻:热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
它的主要特点是测量精度高,性能稳定。
其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
金属热电阻常用的感温材料种类较多,最常用的是铂丝。
工业测量用金属热电阻材料除铂丝外,还有铜、镍、铁、铁-镍等。
二、热敏电阻:热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。
热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。
正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。
欧姆定律的总结
简述:在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,这就是欧姆定律。
欧姆第一阶段的实验是探讨电流产生的电磁力的衰减与导线长度的关系,其结果于1825年5月在他的第一篇科学论文中发表。
在这个实验中,他碰到了测量电流强度的困难。
在德国科学家施威格发明的检流计启发下,他把斯特关于电流磁效应的发现和库化扭秤方法巧妙地结合起来,设计了一个电流扭力秤,用它测量电流强度。
欧姆从初步的实验中发出,电流的电磁力与导体的长度有关。
其关系式与今天的欧姆定律表示式之间看不出有什么直接联系。
欧姆在当时也没有把电势差(或电动势)、电流强度和电阻三个量联系起来。
在欧姆之前,虽然还没有电阻的概念,但是已经有人对金属的电导率(传导率)进行研究。
欧姆很努力,1825年7月,欧姆也用上述初步实验中所用的装置,研究了金属的相对电导率。
他把各种金属制成直径相同的导线进行测量,确定了金、银、锌、黄铜、铁等金属的相对电导率。
虽然这个实验较为粗糙,而且有不少错误,但欧姆想到,在整条导线中电流不变的事实表明电流强度可以作为电路的一个重要基本量,他决定在下一次实验中把它当作一个主要观测量来研究。
在以前的实验中,欧姆使用的电池组是伏打电堆,这种电堆的电动势不稳定,使他大为头痛。
后来经人建议,改用铋铜温差电偶作电源,从而保证了电源电动势的稳定。
1826年,欧姆用上面图中的实验装置导出了他的定律。
在木质座架上装有电流扭力秤,DD'是扭力秤的玻璃罩,CC'是刻度盘,s是观察用的放大镜,m和m'为水银杯,abb'a'为铋框架,铋、铜框架的一条腿相互接触,这样就组成了温差电偶。
A、B是两个用来产生温差的锡容器。
实验时把待研究的导体插在m和m'两个盛水银的杯子中,m和m'成了温差电池的两个极。
欧姆准备了截面相同但长度不同的导体,依次将各个导体接入电路进行实验,观测扭力拖拉磁针偏转角的大小,然后改变条件反复操作,根据实验数据归纳成下关系: x=q\\\/(b+l)式中x表示流过导线的电流的大小,它与电流强度成正比,A和B为电路的两个参数,L表示实验导线的长度。
1826年4月欧姆发表论文,把欧姆定律改写为:x=ksa\\\/ls为导线的横截面积,K表示电导率,A为导线两端的电势差,L为导线的长度,X表示通过L的电流强度。
如果用电阻l'=l\\\/ks代入上式,就得到X=a\\\/I'这就是欧姆定律的定量表达式,即电路中的电流强度和电势差成正比而与电阻成反比。
为了纪念欧姆对电磁学的贡献,物理学界将电阻的单位命名为欧姆,以符号Ω表示。
电阻的单位欧姆简称欧。
1欧定义为:当导体两端电势差为1伏特,通过的电流是1安培时,它的电阻为1欧。
一个导体的电阻R不仅取决于导体的性质,它还与工作点的温度有关。
对于有些金属、合金和化合物,当温度降到某一临界温度T°C时,电阻率会突然减小到无法测量,这就是超导电现象。
导体的电阻与温度有关。
一般来说,金属导体的电阻会随温度升高而增大,如电灯泡中钨丝的电阻。
半导体的电阻与温度的关系很大,温度稍有增加电阻值即会减小很多。
通过实验可以找出电阻与温度变化之间的关系,利用电阻的这一特性,可以制造电阻温度计(通常称为“热敏电阻温度计”)。
部分电路欧姆定律公式:I=U\\\/R 其中:I、U、R——三个量是属于同一部分电路中同一时刻的电流强度、电压和电阻。
由欧姆定律所推公式: 串联电路: I总=I1=I2(串联电路中,各处电流相等) U总=U1+U2(串联电路中,总电压等于各处电压的总和) R总=R1+R2+......+Rn U1:U2=R1:R2 并联电路: I总=I1+I2(并联电路中,干路电流等于各支路电流的和) U总=U1=U2 (并联电路中,各处电压相等) 1\\\/R总=1\\\/R1+1\\\/R2 I1:I2=R2:R1 R总=R1·R2\\\\(R1+R2) R总=R1·R2·R3:R1·R2+R2·R3+R1·R3 即1\\\/R总=1\\\/R1+1\\\/R2+……+1\\\/Rn I=Q/T 电流=电荷量/时间 (单位均为国际单位制) 也就是说:电流=电压\\\/ 电阻 或者 电压=电阻×电流『只能用于计算电压、电阻,并不代表电阻和电压或电流有变化关系』 欧姆定律通常只适用于线性电阻,如金属、电解液(酸、碱、盐的水溶液)。
I=E\\\/(R+r) 其中E为电动势,r为电源内阻,内电压U内=Ir,E=U内+U外 适用范围:纯电阻电路 闭合电路中的能量转化: E=U+Ir EI=UI+I^2R P释放=EI P输出=UI 纯电阻电路中 P输出=I^2R
《电子技能与实训》课程总结。
电子技能与实学基本要求(54学时)一、课程性任务本课程任务是生掌握从事电子电器应用与维修工作所必需的电子基本工艺和基本技能,初步形成解决实际问题的能力,为学习其他专业知识和职业技能打下基础。
二、课程教学目标(一) 知识教学目标1. 了解电工电子仪表、仪器的基本结构及正确使用与维护;2. 掌握常用电子元器件的正确识别与检测方法;3. 理解常用电子电路和简单电子整机电路的分析、检测与常见故障排除方法;4. 掌握电子电路安装的工艺知识。
(二) 能力培养目标1. 能正确使用常用电工电子仪表、仪器;2. 能正确阅读分析电路原理图和设备方框图,并能根据原理图绘制简单印刷电路;3. 初步学会借助工具书、设备铭牌、产品说明书及产品目录等资料,查阅电子元器件及产品有关数据、功能和使用方法;4. 能按电路图要求,正确安装、调试单元电子电路、简单整机电路;5. 处理电子设备的典型故障。
(三) 思想教育目标1. 具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神;2. 加强爱岗敬业意识和职业道德意识。
三、教学内容和要求基 础 模 块(一) 常用电子仪器、仪表的使用与维护1. 了解常用电子仪器、仪表的结构;2. 理解常用电子仪器、仪表的基本功能;3. 掌握常用电子仪器、仪表的使用方法和注意事项。
(二) 常用电子元器件的识别与检测1. 理解常用电子元器件的型号和主要参数;2. 理解常用电子元器件的识别和分类方法;3. 掌握用万用表检测常用电子元器件的方法。
(四) 印刷电路板的手工制作1. 理解印刷电路图绘制知识;2. 掌握印刷电路板手工制作工艺要求。
(五) 分压式电流负反馈偏置放大电路的安装调试与维修1. 了解电路元器件焊接方法;2. 掌握静态工作点调试方法及动态测试方法;3. 掌握常见电路故障的分析方法。
(六) 由集成运算放大器组成的小型温度控制器的安装调试与故障排除1. 了解集成运算放大器的外形及结构;2. 理解集成运算放大器的管脚识别方法和管脚功能及主要参数;3. 掌握集成运算放大器焊接方法及注意事项。
(七) 集成音频功率放大电路的安装调试与故障排除1. 理解集成音频功率放大电路的管脚功能及主要参数;2. 掌握最大输出功率、效率、失真度、幅频特性检测方法。
(八) 直流稳压电源的安装调试与故障排除1. 理解三端稳压器外形、管脚识别和主要参数;2. 掌握纹波电压、稳压系数、调压范围和调节方法。
(九) 简易四路声光报警器的安装调试与故障排除1. 了解集成与非门、非门逻辑功能;2. 理解声光报警器电路原理与调试方法。
选 用 模 块(一) 家用调光台灯电路的安装调试与故障排除1. 了解晶闸管、单结晶体管的工作特性、识别与检测方法;2. 理解触发电压、输出电压的测试方法和调压方法。
(二) 高、低频音乐信号发生器的安装调试与故障排除1. 了解常见电路的振荡条件、音乐集成电路外形及管脚功能;2. 理解高频、低频信号产生的方法和调试方法。
(三) 由555组成的变音警笛电路的安装调试与故障排除1. 理解555管脚功能及主要参数;2. 理解电路的调试方法。
(四) 简单实用的电池充电器电路的安装调试与故障排除1. 理解充电电路结构与工作原理;2. 学会电路的调试方法并能排除简单故障。
(五) 双调光蘑菇灯电路的安装调试1. 了解双向晶闸管、双向二极管工作特性及主要参数;2. 理解电路调试方法。
(六) 石英晶体遥控发射器的安装调试1. 了解石英晶体工作特性及主要参数;2. 理解电路工作原理。
(七) 实用稳压电源的安装调试1. 理解实用稳压电源工作原理;2. 理解稳压、调压测试方法。
(八) 数字钟的安装调试与故障排除1. 理解555时基电路的结构及作用;2. 理解由十进制计数器构成六十进制、二十四进制计数器的方法;3. 了解集成计数器、译码器及逻辑门电路的管脚功能。
实践教学模块(一) 基本实训1. 常用电子仪器、仪表使用与维护会正确操作和维护常用电子仪器、仪表。
2. 常用电子元器件的识别与检测能识别常用电子元器件;会用万用表检测电阻、电位器、电感器及常用开关;会用万用表检测常用半导体电子元器件。
3. 印刷电路板的手工制作会根据工艺要求手工制作指定电路的印刷电路板。
4. 分压式电流负反馈偏置放大电路的安装调试与维修能按工艺要求正确安装焊接电路;会用有关仪器、仪表对电路进行静态、动态调整和测试;能排除电路出现的常见故障。
5. 由集成运算放大器组成的小型温度控制器的安装调试与故障排除会按工艺要求正确安装电路;会进行温控调试;能排除电路中出现的常见故障。
6. 集成音频功率放大电路的安装调试与故障排除会正确识别集成音频功率放大电路管脚;能正确安装电路并会进行调试和检测;能排除电路中出现的常见故障。
7.直流稳压电源的安装调试与故障排除会正确识别和检测桥堆和三端集成稳压器;能正确安装电路,能正确测量稳压性能、调压范围;能排除常见故障。
8. 简易四路声光报警器的安装调试与故障排除会正确识别并应用四路输入集成与非门和六非门集成器件;会绘制正确的印刷电路图和按工艺制作印刷电路板,并能正确安装电路;能排除常见故障。
(二) 选用实训1. 家用调光台灯电路的安装调试与故障排除会检测晶闸管、单结晶体管;能正确安装电路、测试调压范围;能排除常见故障。
2. 高、低频音乐信号发生器的安装调试与故障排除会识别音乐集成电路管脚,并能正确应用;能正确安装电路;会测试高、低频输出波形;能排除常见故障。
3. 由555组成的变音警笛电路的安装调试与故障排除会识别NE555管脚,正确应用其管脚;能正确安装电路和调试;能排除常见故障。
4. 简单实用的电池充电器电路的安装调试与故障排除能画出正确印刷电路图,并会制作印刷电路板;能正确安装电路和调试;能排除常见故障。
5. 双调光蘑菇灯电路的安装调试会检测双向晶闸管、双向二极管;能正确安装电路和调试;能排除常见故障。
6. 石英晶体遥控发射器的安装调试会对石英晶体进行检测,会对振荡线圈进行正确调整;能正确安装电路和调试;能排除常见故障。
7. 实用稳压电源的安装调试会正确检测和使用三端可调式集成稳压器;会制作电源印刷电路板,并能正确安装电路和检测性能;能排除常见故障。
8. 数字钟的安装调试与故障排除会正确使用相关集成器件;会正确安装数字钟电路,并能进行检测和调整。
gt40q323场效应管sd极电阻400欧是正常吗
摘要:热敏值对温化非常敏感的一种半导体电阻,具有许多独特的优点和,在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。
本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性,加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。
关键词:热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性 1、引言 热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件,其电阻温度系数一般为(-0.003~+0.6)℃-1。
因此,热敏电阻一般可以分为: Ⅰ、负电阻温度系数(简称NTC)的热敏电阻元件 常由一些过渡金属氧化物(主要用铜、镍、钴、镉等氧化物)在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的,近年还有单晶半导体等材料制成。
国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。
由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离,即载流子浓度基本上与温度无关,因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系,随着温度的升高,迁移率增加,电阻率下降。
大多应用于测温控温技术,还可以制成流量计、功率计等。
Ⅱ、正电阻温度系数(简称PTC)的热敏电阻元件 常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺,高温烧制而成。
这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度,而迁移率随温度的变化相对可以忽略。
载流子数目随温度的升高呈指数增加,载流子数目越多,电阻率越小。
应用广泛,除测温、控温,在电子线路中作温度补偿外,还制成各类加热器,如电吹风等。
2、实验装置及原理 【实验装置】 FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,FQJ非平衡电桥加热实验装置(加热炉内置MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)以及控温用的温度传感器),连接线若干。
【实验原理】 根据半导体理论,一般半导体材料的电阻率 和绝对温度 之间的关系为 (1—1) 式中a与b对于同一种半导体材料为常量,其数值与材料的物理性质有关。
因而热敏电阻的电阻值 可以根据电阻定律写为 (1—2) 式中 为两电极间距离, 为热敏电阻的横截面, 。
对某一特定电阻而言, 与b均为常数,用实验方法可以测定。
为了便于数据处理,将上式两边取对数,则有 (1—3) 上式表明 与 呈线性关系,在实验中只要测得各个温度 以及对应的电阻 的值, 以 为横坐标, 为纵坐标作图,则得到的图线应为直线,可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数 a、b的值。
热敏电阻的电阻温度系数 下式给出 (1—4) 从上述方法求得的b值和室温代入式(1—4),就可以算出室温时的电阻温度系数。
热敏电阻 在不同温度时的电阻值,可由非平衡直流电桥测得。
非平衡直流电桥原理图如右图所示,B、D之间为一负载电阻 ,只要测出 ,就可以得到 值。
当负载电阻 → ,即电桥输出处于开 路状态时, =0,仅有电压输出,用 表示,当 时,电桥输出 =0,即电桥处于平衡状态。
为了测量的准确性,在测量之前,电桥必须预调平衡,这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关。
若R1、R2、R3固定,R4为待测电阻,R4 = RX,则当R4→R4+△R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为: (1—5) 在测量MF51型热敏电阻时,非平衡直流电桥所采用的是立式电桥 , ,且 ,则 (1—6) 式中R和 均为预调平衡后的电阻值,测得电压输出后,通过式(1—6)运算可得△R,从而求的 =R4+△R。
3、热敏电阻的电阻温度特性研究 根据表一中MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性研究桥式电路,并设计各臂电阻R和 的值,以确保电压输出不会溢出(本实验 =1000.0Ω, =4323.0Ω)。
根据桥式,预调平衡,将“功能转换”开关旋至“电压“位置,按下G、B开关,打开实验加热装置升温,每隔2℃测1个值,并将测量数据列表(表二)。
表一 MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性 温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 电阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748 表二 非平衡电桥电压输出形式(立式)测量MF51型热敏电阻的数据 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4 热力学T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4 0.0 -12.5 -27.0 -
求《恒温槽调节及影响恒温槽灵敏度》实验报告
《恒温槽调节及影响恒温槽灵敏度》实验报告一、实验目的1.了解恒温槽的构造及恒温原理,考察恒温槽灵敏度的影响因素,掌握恒温槽的使用方法。
2.学习使用热敏电阻及自动平衡记录仪测定温差的方法 二、实验原理恒温槽装置示意图如图1所示,由槽体、恒温介质、加热器(或冷却器)、温度指示器、搅拌器和温度控制器等部分组成。
继电器必须和接触温度计、加热器配套使用。
接触温度计是一支可以导电的特殊温度计,又称为导电表或水银控制器,如图2所示。
它有两个电极,一个固定与底部的水银球相连,另一个可调电极是金属丝,由上部伸入毛细管内。
顶端有一磁铁,可以旋转螺旋丝杆,用以调节金属丝的高低位置,从而调节设定温度。
当温度升高时,毛细管中水银柱上升与一金属丝接触,两电极导通,使继电器线圈中电流断开,加热器停止加热; 当温度降低时,水银柱与金属丝断开,继电器线圈通过电流,使加热器线路接通,温度又回升。
如此,不断反复,使恒温槽控制在一个微小的温度区间波动,被测体系的温度也就限制在一个相应的微小区间内,从而达到恒温的目的。
恒温槽的温度控制装置属于“通”“断”类型,当加热器接通后,恒温介质温度上升,热量的传递使水银温度计中的水银柱上升。
但热量的传递需要时间,因此常出现温度传递的滞后,往往是加热器附近介质的温度超过设定温度,所以恒温槽的温度超过设定温度。
同理,降温时也会出现滞后现象。
由此可知,恒温槽控制的温度有一个波动范围,并不是控制在某一固定不变的温度。
为了考察诸因素对恒温槽灵敏度的影响,需要用热敏电阻测量恒温槽内介质温度的涨落,一般要配用不平衡电桥和自动记录仪。
影响恒温槽灵敏度的因素很多,大体有:(1) 加热器功率;(2) 搅拌器的转速;(3) 恒温介质的流动性;(4) 各部件的位置;(5) 环境温度与设定温度的差值。
图1: 恒温槽的装置示意 1、 浴槽;2、加热器;3、搅拌器;4、温度计 5、接触温度计;6、继电器; 7、热敏电阻 图2:接触温度计结构示意图 1、磁铁;2、固定螺钉;3、螺杆;4、标铁; 5、钨丝;6、水银柱;7、水槽;8、接触点引线 三、实验仪器恒温槽、不平衡电桥、记录仪、变压器、变阻箱、电子继电器、热敏电阻 四、操作步骤1、安装恒温槽,将加热圈放入槽体,安装接触温度计、精密温度计,固定搅拌器,安装搅拌杆,调节各连线布局合理。
2、调节恒温槽至30°C。
顺时针转动接触温度计上方磁铁,调节标铁位置,使其上连低于指定温度1-2°C。
接通电源,打开搅拌器开关,调节转速,打开电子继电器开关。
黄灯亮,加热器开始加热,黄灯灭,观察水银温度计,若低于30°C,以逐步逼近的调节方法,使恒温槽温度恒定在30°C±0.1°C的范围内。
恒温槽温度达到30°C后,固定温度计螺钉。
3、将甲电池连接至电桥上,将电阻箱与电桥相连,接好热敏电阻,将记录仪信号线接至电桥上,将电压器与电子继电器相连。
打开电源,调节好记录仪,调节加热器电压为220伏,正常搅拌速度,打开电桥开关至通路。
根据热敏电阻阻值,调节电阻箱数值,观察记录仪画出的温度波动曲线。
其它条件不变,调节电压为80伏,观察记录仪画出的温度波动曲线,考察加热功率对恒温槽的影响。
恢复加热器电压220伏,降低搅拌器转速,观察记录仪画出的温度波动曲线,考察搅拌速度对恒温槽的影响。
五、实验数据处理实验中记录的不同条件下恒温槽温度波动峰如图1所示。
从记录纸上读出各条件下温度波动的峰高数,计算温度波动值,数据列于表1中。
实验结果说明,低的加热功率及高的搅拌速率有利于提高恒温槽的灵敏度,实验中采取的220V、正常搅拌(恒温介质液面刚有小漩涡)条件下,能够满足一般实验要求恒温槽温度波动在±0.1°C的灵敏度要求范围。
图1 加热功率及搅拌速率对恒温槽温度波动的影响 表1 加热功率及搅拌速率对恒温槽灵敏度的影响 220V,正常搅拌 80V,正常搅拌 220V,慢速搅拌 峰Ⅰ格数\\\/个 41.510.255.5峰Ⅱ格数\\\/个42.010.556.8峰Ⅲ格数\\\/个40.510.357.0峰平均格数\\\/个41.310.356.4平均温度(°C) 0.190.0470.26温度波动(°C) ±0.095±0.024±0.13 说明:记录仪0.0046°C\\\/格 六、分析及结论根据实验得知,影响恒温槽灵敏度的因素很多,大体有: (1)恒温介质的流动性:流动性好,传热性能好,则控温灵敏度高; (2)加热器的功率:功率适宜,热容量小,则控温灵敏度高;(3)搅拌器的转速:搅拌速率要足够大,才能保证恒温槽内温度均匀。



