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热敏电阻是其阻值对温度变化非常敏感的一种半导体元件，它具有体积小，灵敏度高，使用方便等特点。因此，半导体热敏电阻在自动控制，自动检测及现代产品中被广泛用于温控，遥控和测点温、表面温度、温差等。本实验用惠斯登电桥测量在不同温度下热敏电阻的阻值，并运用曲线改直的方法求热敏电阻的温度系数。 【实验目的】
1. 了解惠斯登电桥测电阻的原理，初步掌握惠斯登电桥的使用方法。
2. 了解热敏电阻的温度特性和测温时的实验条件，测定热敏电阻材料常数及温度系数。
3. 学会单对数坐标纸的使用及通过曲线改直图解法处理数据求得经验公式的方法。
【实验仪器】
电源、QJ23型电桥、高精度智能温控器、待测热敏电阻。
【实验原理】
1.惠斯登电桥
电桥测量法是一种测量电阻的常用方法，平衡电桥采用比较法进行测量即在平衡条件下，用标准电阻与待测电阻进行比较，以确定其阻值。它具有测试灵敏、精确和方便等特点。
电桥分为交、直流两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥，前者称惠斯登电桥，主要用于精确测量中值电阻（10～106Ω），后者称为开尔文电桥，适用于测低值电阻（R ≤1Ω）。交流电桥还可以测量电容、电感等物理量。
惠斯登电桥是直流平衡电桥。如图8.1所示，待测电阻R x 和R 1，R 2 ，R S 构成了电桥的四个桥臂，对角线AC 间接入电源E ，另一对角线BD 之间接检流计G ，用来比较B 、D 两点的电位。由于BD 支路似“桥”一般，架于B 、D 之间，故通常称它为桥路。调节R S 使检流计G 中电流为零，此时U B = U D ，称为电桥平衡，则有
AD AB U U =DC BC
U U =
图 8.1 惠斯登电桥
106 1122 x x s s I R I R I R I R == 因s x I I I I ==21 , 从上两式得:
x R =
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R R .s R = s R K (8.1)
般n 在工程上，常取环境温度25℃（即T 0=298K ）为参考温度，将式（8.2）两边取对数，得
00ln 11ln R T T B R n T +⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛-= (8.3)
即
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⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛-+=
00ln ln T B R T B R n n T (8.4) 式中，0
0ln T B R n
-
为常量。 以T R ln 为纵坐标，1/T 为横坐标，在单对数坐标纸上作T R ln ～1/T 图，可得到
斜率为n B ，过点（0，0
0ln T B R n
-
）的一条直线。在直线上任取两点（111/,ln T T R ）和（221/,ln T T R ），则斜率n B 为:
(8.5)
这就是热敏电阻材料常数的计算公式。
根据定义热敏电阻的温度系数αtn 为:
T
R R T T n t d d 1⋅=
α (8.6) （8.2）式对温度T 求导数，则得到
2
d d 1T B T R R n
T
T n t -=⋅=
α (8.7)
式（8.7）就是热敏电阻温度系数的计算公式，负号表示随温度T 的升高，阻值R T 减小，
该类电阻称为负温度系数热敏电阻。
图8.2为测量装置图。待测热敏电
阻置于小盒子中，热敏电阻的温度由温控器
读出，用惠斯登电桥测量热敏电阻的 阻值，惠斯登电桥的使用方法见【仪器介绍】。
【实验内容】增感油墨
图8.2 测量装置图
1. 连接线路，待测热敏电阻接电桥面板上的“R x”，电源输出接电桥面板上的“B”接线柱（注意正负极）。惠斯登电桥的电源电压取为4V。
2. 熟悉惠斯登电桥的使用方法及其调节规律。用电桥测量出热敏电阻在室温下的阻值。
3. 测量热敏电阻的阻值随温度变化的规律。将温控器的“停止温度”、“启动温度”设置为合适温度，将热敏电阻连接温控器，加热。热敏电阻的温度达到“停止温度”停止加热，然后开始降温。从95℃开始，每隔5℃测一次电阻值R T，共测9～11
s
估计待测电阻的阻值，选择合适的倍率k，使4个读数盘同时都用上，以保证测量值有4位有效数字，即×1000档不能为零。
箱式电桥内常备有电源和检流计，也可以使用外接的电源和检流计。外接电源接在接线柱B两端，注意正负极。外接检流计接在接线柱G及其下面的接线柱上，并用短路片将接线柱G及其上面的接线柱短路；使用内接检流计时，只需将接线柱G及其下面的接线柱短路即可。
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电桥面板下方B、G为按钮开
关，使用时，先按B再按G，断开时
先断G 再断B，且对G的操作必须
采取“跃接法”（即作短暂接通）。
电桥的使用步骤：
（1）接线。用导线将电桥面板
左上方B接线柱（注意正负极）与电
源相连接。被测电阻接R x接线柱。
（2）检流计调零。
（3）确定k值。
（4）按下B ,G按键，调节R s
的4个旋钮使检流计电流为零（此时
图 8.3 QJ23型惠斯登电桥
电桥平衡）。
（5）记录下k和R s值，则被测
电阻
柴油车尾气处理
R x = kR s
调整脚【思考题】
1.电桥测电阻时，若出现如下现象：
（1）检流计指针总是偏向一边。
（2）检流计指针总不偏转。光固化打印机
试分析产生此现象的原因。
2.热敏电阻与温度的关系为非线性的，本实验怎样进行线性化处理的？在图解法中怎样实现曲线改直的？
3.如何用最小二乘法求得斜率B n的值？
4.如何减小温度不稳定对测量的影响？
【应用提示】
1．关于热敏电阻
41478网络电视正温度系数(PTC)热敏电阻有陶瓷及有机材料两类。PTC热敏电阻器具有独特的电阻－温度特性，它存在一个“突变点温度”，当温度升高超过PTC热敏电阻突变点温度时，其电阻可急剧增加5～6个数量级（例如由101Ω变化到107Ω），因而具有极其广泛的应用价值。陶瓷PTC热敏电阻具有工作功率较大及耐高温性好的特点，已被应用于工业机械、冰箱等作为电流过载保护，并可替代镍铬电热丝用于各种电加热家电作恒温加热器和新型自动控温烘干机的控温电路。有机材料PTC热敏电阻具有反应快、体积小、电阻值低等特点，现已被用于电话程控交换机、便携式电脑等高科技领域作过载保护电路。
热敏电阻还常被用于测量温度，电阻温度计具有测量准确度高、测量范围宽、能远距离测量等优点。其原理是基于金属或半导体材料的电阻值随温度的变化而变化，利
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