实验报告书写规则_药理实验报告的书写原则

评分 ：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目 ： 热敏电阻改装温度计

** 学院 物

理系 大学

物理实验室

班

级：

实验日期：

姓

名：

2010 年 12

学号 ：

月 10 日

实验 6 《用

指导教师 ：

热敏电阻

改装温度

计》实验

提要

实验课题及任务

热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。不同于导体的阻值——温

度特性（温度升高，阻值增大） ，半导体热敏电阻的阻值——温度特性是当温度升高，阻值降低。产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高

而按数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。热敏电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温范围为 40℃ ~90℃的半导体温度计。

《用热敏电阻改装温度计》实验课题任务是：根据所学的知识，设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用热敏

电阻改装温度计》的整体方案，内容包括： (写出实验原理和理论计算公式，研究

测量方法，写出实验内容和步骤。

　)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。

设计要求

⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

⑶ 根据实验情况自己确定所需的测量次数。

实验仪器

惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，加热电炉，烧杯等实验所改装的温度计的要求

1）要求测量范围在 40℃ ~80℃。

2）定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己确定测量间隔，要达到一定的测量精度） 。

3）改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度，同时用水银温度计测出此时的热水温度（作为标准值） ，绘制出校正曲线。

评分参考



(10 分 )

⑴ 正确写出实验原理和计算公式， 2 分。

⑵ 正确的写出测量方法， 1 分。

⑶ 写出实验内容及步骤， 1 分。

⑷ 正确的联接仪器、正确操作仪器， 2 分。

⑸ 正确的测量数据，分。

⑹ 写出完整的实验报告，分。 (其中实验数据处理， 1 分；实验结果，分；整体

结构， 1 分 )

学时分配

实验验收， 4 学时，在实验室内完成； 教师指导 (开放实验室 )和开题报告 1 学时。

提交整体设计方案时间

学生自选题后 2~3 周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要

求电子版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。

思考题

如何才能提高改装热敏温度计的精确度

用热敏电阻改温度计 .

实验目的：

1．了解热敏电阻的温度特性。

2．了解非平衡电桥在非电量测量中的应用。

3．设计以热敏电阻温度计算进行定标。

4．绘制出热敏电阻的电阻温度特性曲线。

实验仪器：

惠斯通电桥，热敏电阻，水银温度计，水槽，烧杯等。

实验原理：

．惠斯通电桥测量原理

1 是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R0、R1、 R2、Rx 连成四边形，称为电桥

的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接

C

I R0

Rx

I Rx

R0

A

B

R

保护

G I g

I

IR1

R2

I

R1

I R2

D

限流电阻

1 惠斯通电桥原理图



上电源，称为电桥的“电源对角线” 。

　E 为线路中供

电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在

0-30V 之间调节。

　R 保护为较大的可变电阻， 在电桥

不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当

电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。

限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。

电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当 C、D 两点之间的电位不相等

时，桥路中的电流 I g 0 ，检流计的指针发生偏转；当 C、 D 两点之间的电位不相

等时，桥路中的电流 I g 0 ，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间） ，

这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：

I g

0

U AC

U AD

U CB

U DB

I Rx

I R0

I R1

I R2

I Rx Rx I R1 R1I R0 R0 I R2 R2

Rx

R1

于是

R0

R2

即

Rx R2

R0

R1

。此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积

相等。这就是电桥的平衡条件。

根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电

阻，因此，电桥测电阻的计算式为

Rx

R1

R0 KR0

R2

（ 1）

电阻

R1

、

R2

为电桥的比率臂，

Rx

为待测臂，

R0

为比较臂，

R0

作为比较的标准，

实验室常用电阻箱。 由 (1)式可以看出， 待测电阻 Rx 由比率值 K 和标准电阻 R0 决定，

比值 K 可以作成 10n ，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥

路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的

测量结果与检流计的精度无关，由于标准电阻可以制作得比较精密，所以利用电

桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应

用广泛的重要原因。

．热敏电阻的基本特性：

热敏电阻的基本特性是温度与电阻的变化关系。由于热敏电阻是由半导体材料

制成的，其中的载流子数目是随着温度的升高按指数规律迅速增加的。载流子数

目越多，导电能力越强，其电阻率也就越小，因此热敏电阻的电阻值随着温度的

升高将按指数规律迅速减小。这和金属中的自由电子的导电机制恰好相反，金属

中的电阻值是随着温度的上升而缓慢增大的。特性如图 2:

水 银 温 度

容

水

热敏

3 ．右图为装置图：

R

直 流 电

惠 斯 通 电

电热丝

．非平衡电桥在非电量测量：

热敏电阻 Rt 在惠斯通电桥的一个桥臂上，接通电源后，在某一参考温度下（如

40℃）调节电桥平衡，固定桥臂电阻不变，当温度变化时，由于热敏电阻 Rt 电阻

值的变化，检流计也随温度的变化而变化（即定标曲线） 。即制成一只热敏电阻温

度计。

5.热敏电阻的温度设计与定标 :

设计：实验装置如图 1，热敏电阻与温度计缚

在一起 (注意：热敏电阻与温度计的测热位置应

等高，以保证在烧杯中，两者处在同一水层，

准确测出热敏电阻处的水温 )，放入盛有冷水的

烧杯中，再把烧杯放入到盛有开水的水槽中，

通过热传递，热量从水槽中的热水传给烧杯中

的冷水，以改变烧杯的水温。热敏电阻与一电阻相连接，电桥检流计的位置应接

一小量程电流表。设计要求电流表 0 刻度指示 40℃，电流表满偏刻度指示 90℃。

定标 :在电桥平衡的条件下，若温度变化使 Rt 值变化，电桥处于不平衡状态， G

中有电流流过。一定的温度 t 对对应于一定的 Rt，而 Rt 又对应于一定的 It 和 G 中

的偏转量。所以只要事先对 G 标定，就可以根据 G 的偏转量连续地测量温度。

把烧杯的水温加热到 40℃（用另一支水银温度计测出） ，此过程把水银温度

计保留在烧杯中，但不要和杯墙接触，使水温保持在 40℃。

　(事实上水温很难保持

恒温，所以只能快到达要测定的温度时提前调节 )把缚着的热敏电阻和水银温度计

放入烧杯中，但不要和杯墙接触。接通开关 Kb,KG，调节电桥桥臂（其中 Rt 就是

待测热敏电阻， R1、 R2 是纯电阻， R0 是可变电阻，为使电桥平衡应调节 R0），

使电流表指零。

(2) 将热敏电阻及温度计保留在加热烧杯中，将水加热至 80℃，保持 1~2 分钟

以使热敏电阻充分受热，调节滑线变阻器 R,使电流表满偏。

(3)在 40℃ ~80℃范围内改变烧杯的水温，就能得到 G 表的不同示数，记录下示

数与与其对应的温度，就能制成一只能直接读出温度的热敏电阻温度计了。

实验内容及步骤 :

仪器连接。按图 1 连接好电路。

热敏电阻与温度计缚在一起， 放入盛有水的烧杯中， 再把烧杯放入盛有开水的

水槽中，留意检流计 G 和温度计的变化。从 40°C 开始，每隔 5°C 测量一次 Rt，记

下数据，直到 80°C(共程中，各对应温度点的



11 个数据 )。把烧杯移出水槽，使水慢慢冷却，测量降温过

Rt，记下数据 (共 11 个数据 )。比较升温和降温中同一



温

度的



Rt。

3. 求升温和降温时的各 Rt 的平均值，然后绘制出热敏电阻的 Rt-t 特性曲线。

4． 标定。取 R2＝ R3， 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 40℃时， RT＝ R1， R3＝ R2，电桥平衡，微安表指

示为零，在 80℃时 , 微安表满偏。然后根据各测量温度所对应的电阻调节电阻

箱，在微安表上各偏转量处刻上对应的温度。

改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度，同时用水银温

度计测出此时的热水温度（作为标准值）。

数据处理：

热敏电阻阻值与温度的关系表

（升温时） t

Rt=R0(

Ω

)

（降温时）

t

Rt

＇

＇

Ω

) Rt

Rt Rt '

=R0 (

2

（ °C）

（ °C）

40

5606

40

5586

5596

45

4772

44

4756

4764

50

3975

50

3960

3968

55

3479

55

3489

3484

60

2940

60

2934

2937

65

2519

65

2504

2512

70

2129

75

2136

2133

75

1879

75

1890

1885

80

1649

80

1649

1649

（表 1）

热敏温度计温度 t 和水银温度计温度 t 1 关系表

t

40

45

50

55

60

65

70

75

80

t 1

T

tt 10

0

(表 2)

1．热敏阻值计算

40℃时的阻值 Rt =(5606+5586)/2=5593;

45℃时的阻值 Rt =(4772+4756)/2=4764;

同理可得 50℃ -80℃时的热敏阻值的 Rt 。如（表 1）

2．绘制热敏阻值的 Rt -T 曲线

坐标纸图 1。

3．定标

4．绘制校正曲线

由（表 2）可绘制校正曲线

坐标纸图 2

5．评定精确等级

最大绝对误差

×100%=

0.9

× 100%=%<%

S=

80

40

最大量程

由此可知该热敏温度计的精确等级为。

思考题

如何才能提高改装热敏温度计的精确度

答：

1）；测阻值时按下电阻箱的按钮得超过3S 以上，等到电流指针稳定下来才读数。

2）；要确保热水杯的水温度均匀，以免由于水温不均匀造成误差。

3）；测量热敏阻值应该多次测量求平均值。

4）；定标时热敏电阻要靠近温度计的水银球,以免由于水温不均匀而造成误差。

心得体会

答：

通过这个设计性实验完成，培养我们创新意识和动手能力，实验题目的选取要

我们能够将所学的理论知识综合运用到实验的全过程，提高我们分析和解决问题

的综合能力。这是发挥自己才能的最好机会，体现了我们的个性，锻炼和培养了

创新能力和操作技能。因为是自己选择的实验项目，就会尽心尽力去完成，也增

加了我们的责任感以及完成实验过程的成就感，因而激发自己的学习热情，对自

己以后成长大有益处。

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