大学物理实验报告答案

第一篇：大学物理实验报告答案

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1.伏 安 法 测 电 阻

实 验 目 的(1)利 用 伏 安 法 测 电 阻。(2)验 证 欧 姆 定 律。(3)学 会 间 接 测 量 量 不 确 定 度 的 计 算 ； 进 一 步 掌 握 有 效 数 字 的 概 念。

实 验 方 法 原 理 根 据 欧 姆 定 律，I U R =，如 测 得 U 和 I 则 可 计 算 出 R。值 得 注 意 的 是，本 实 验 待 测 电 阻 有 两 只，一 个 阻 值 相 对 较 大，一 个 较 小，因 此 测 量 时 必 须 采 用 安 培 表 内 接 和 外 接 两 个 方 式，以 减 小 测 量 误 差。实 验 装 置 待 测 电 阻 两 只，0 ～ 5 m A 电 流 表 1 只，0 － 5 V 电 压 表 1 只，0 ～ 5 0 m A 电 流 表 1 只，0 ～ 1 0 V 电 压 表 一只，滑 线 变 阻 器 1 只，D F 1 7 3 0 S B 3 A 稳 压 源 1 台。实 验 步 骤 本 实 验 为 简 单 设 计 性 实 验，实 验 线 路、数 据 记 录 表 格 和 具 体 实 验 步 骤 应 由 学 生 自 行 设 计。必 要 时，可 提 示 学生 参 照 第 2 章 中 的 第 2.4 一 节 的 有 关 内 容。分 压 电 路 是 必 须 要 使 用 的，并 作 具 体 提 示。(1)根 据 相 应 的 电 路 图 对 电 阻 进 行 测 量，记 录 U 值 和 I 值。对 每一 个 电 阻 测 量 3 次。(2)计 算 各 次 测 量 结 果。如 多 次 测 量 值 相 差 不 大，可 取 其平均 值 作 为 测 量 结 果。(3)如 果 同 一 电 阻 多 次 测 量 结 果 相 差 很 大，应 分 析 原 因 并 重 新 测 量。数 据 处 理测 量 次 数 1 2 3 U 1 / V 5.4 6.9 8.5 I 1 / m A 2.0 0 2.6 0 3.2 0 R 1 / Ω 2 7 0 0 2 6 5 4 2 6 5 6 测 量 次 数 1 2 3 U 2 / V 2.0 8 2.2 2 2.5 0 I 2 / m A 3 8.0 4 2.0 4 7.0 R 2 / Ω 5 4.7 5 2.9 5 3.2(1)由 %.m a x 5555 1111 ×××× ==== U U ∆，得 到 ,.V U 1 5 1 5 1 5 1 5 0000 1111 ==== ∆ V U 0 7 5 0 7 5 0 7 5 0 7 5 0000 2222.==== ∆ ；(2)由 %.m a x 5555 1111 ×××× ==== I I ∆，得 到 ,.m A I 0 7 5 0 7 5 0 7 5 0 7 5 0000 1111 ==== ∆ m A I 7 5 7 5 7 5 7 5 0000 2222.==== ∆ ；(3)再 由 2222 2222 33 33 33 33)()(I I V U R u R ∆ ∆ ++++ ====，求 得 Ω Ω 1111 1 0 1 0 1 0 1 0 9999 2222 1111 1111 ==== ×××× ==== R R u u , ；(4)结 果 表 示 Ω ± = Ω × ± =)1 4 4(, 1 0)0 9.0 9 2.2(2 3 1 R R 实 验 目 的(1)了 解 分 光 计 的 原 理 和 构 造。(2)学 会 分 光 计 的 调 节 和 使 用 方 法。(3)观 测 汞 灯 在 可 见 光 范 围 内 几 条 光 谱 线 的 波 长实 验 方 法 原 理若 以 单 色平行 光 垂 直 照 射 在 光 栅 面 上，按 照 光 栅 衍 射 理 论，衍 射 光 谱 中 明 条 纹 的 位 置 由 下 式 决 定 ：(a + b)s i n ψ k = d s i n ψ k = ± k λ 如 果 人 射 光 不 是 单 色，则 由 上 式 可 以 看 出，光 的 波 长 不 同，其 衍 射 角 也 各 不 相 同，于 是 复 色 光 将 被 分 解，而 在 中 央 k = 0、ψ = 0 处，各 色 光 仍 重 叠 在 一 起，形 成 中 央 明 条 纹。在 中 央 明 条 纹 两 侧 对 称 地 分 布 着 k = 1，2，3，… 级 光 谱，各 级 光 谱线 都 按 波 长 大 小 的 顺 序 依 次 排 列 成 一 组 彩 色 谱 线，这 样 就 把 复 色 光 分 解 为 单 色 光。如 果 已 知 光 栅 常 数，用 分 光 计 测 出 k 级 光 谱 中 某 一 明 条 纹 的 衍 射 角 ψ，即 可 算 出 该 明 条 纹 所 对 应 的 单 色 光 的 波 长 λ。实 验 步 骤(1)调 整 分 光 计 的 工 作 状 态，使 其 满 足 测 量 条 件。(2)利 用 光 栅 衍 射 测 量 汞 灯 在 可 见 光 范 围 内 几 条 谱 线 的 波 长。① 由 于 衍 射 光 谱 在 中 央 明 条 纹 两 侧 对 称 地 分 布，为 了 提 高 测 量 的 准 确 度，测 量 第 k 级 光 谱 时，应 测 出 + k 级 和l 级 到 + 1 级 依 次 测 量，以 免 漏 测 数 据。数 据 处 理(1)与 公 认 值 比 较计 算 出 各 条 谱 线 的 相 对 误差 λ λ λ 0 0 x E − = 其 中 λ 0 为 公 认 值。(2)计 算 出 紫 色 谱 线 波 长 的 不 确 定 度 u(λ)=(((()))))(| c o s |)()(s i n)(ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ u b a u b a ++++ ==== ⎥⎥⎥⎥ ⎦⎦⎦⎦ ⎤⎤⎤⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎢ ⎣⎣ ⎣ ⎣ ⎡⎡ ⎡ ⎡ ∂∂∂∂ ++++ ∂∂∂∂ 2222 = 1 8 0 1 8 0 1 8 0 1 8 0 6 0 6 0 6 0 6 0 0 9 2 0 9 2 0 9 2 0 9 2 1 5 1 5 1 5 1 5 6 0 0 6 0 0 6 0 0 6 0 0 1111 ×××× ×××× ×××× π �.c o s = 0.4 6 7 n m;U = 2 × u(λ)= 0.9 n m 最 后 结 果 为 : λ =(4 3 3.9 ± 0.9)n m 1.当 用 钠 光(波 长 λ = 5 8 9.0 n m)垂 直 入 射 到 1 m m 内 有 5 0 0 条 刻 痕 的平面 透 射 光 栅 上 时，试 问 最 多 能 看 到 第 几 级 光 谱 ? 并请 说 明 理 由。答 ： 由(a + b)s i n φ = k λ 得 k = {(a + b)/ λ } s i n φ ∵ φ 最 大 为 9 0 º 所 以 s i n φ = 1 又 ∵ a + b = 1 / 5 0 0 m m = 2 * 1 09 m ∴ k = 2 * 1 09 = 3.4 最 多 只 能 看 到 三 级 光 谱。2.当 狭 缝 太 宽、太 窄 时 将 会 出 现 什 么 现 象 ? 为 什 么 ? 答 ： 狭 缝 太 宽，则 分 辨 本 领 将 下 降，如 两 条 黄 色 光 谱 线 分 不 开。狭 缝 太 窄，透 光 太 少，光 线 太 弱，视 场 太 暗 不 利 于 测 量。3.为 什 么 采 用 左 右 两 个 游 标 读 数 ? 左 右 游 标 在 安 装 位 置 上 有 何 要 求 ? 答 ： 采 用 左 右 游 标 读 数 是 为 了 消 除 偏 心 差，安 装 时 左 右 应 差 1 8 0 º。谱 线 游 标左 1 级(k =1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 实 验 目 的(1)观 察 光 电 效 现 象 , 测 定 光 电 管 的 伏 安 特 性 曲 线 和 光 照 度 与 光 电 流 关 系 曲 线;测 定 截 止 电 压 , 并 通 过 现 象 了 解 其 物理 意 义。(2)练习电 路 的 连 接 方 法 及 仪 器 的 使 用;学习用 图 像 总 结 物 理 律。实 验 方 法 原 理(1)光 子 打 到 阴 极 上 , 若 电 子 获 得 的 能 量 大 于 逸 出 功 时 则 会 逸 出，在 电 场 力 的 作 用 下 向 阳 极 运 动 而 形 成 正 向电 流。在 没 达 到 饱 和 前，光 电 流 与 电 压 成 线 性 关 系 , 接近饱 和 时 呈 非 线 性 关 系 , 饱 和 后 电 流 不 再 增 加。(2)电 光 源 发 光 后 , 其 照 度 随 距 光 源 的 距 离 的平方 成(r 2)反 比 即 光 电 管 得 到 的 光 子 数 与 r 2 成 反 比 , 因 此 打 出 的 电 子数 也 与 r 2 成 反 比 , 形 成 的 饱 和 光 电 流 也 与 r 2 成 反 比 , 即 I ∝ r0.6 4 0 1.0 2.0 4.0 6.0 8.0 1 0.0 2 0.0 3 0.0 4 0.0 I / m A 0 2.9 6 5.6 8 1 0.3 4 1 6.8 5 1 8.7 8 1 9.9 0 1 9.9 2 1 9.9 4 1 9.9 5 1 9.9 7(2)照 度 与 光 电 流 的 关 系 L / c m 2 0.0 2 5.0 3 0.0 3 5.0 4 0.0 5 0.0 6 0.0 7 0.0 8 0.0 1 / L 2 0.0 0 2 5 0.0 0 1 6 0.0 0 1 1 0.0 0 0 8 0.0 0 0 6 0.0 0 0 4 0.0 0 0 3 0.0 0 0 2 0.0 0 0 1 5 I / µ A 1 9.9 7 1 2.5 4 6.8 5 4.2 7 2.8 8 1.5 1 0.8 7 0.5 3 0.3 2 伏 安 特 性 曲 线 照 度 与 光 电流 曲 线(3)零 电 压 下 的 光 电 流 及 截 止 电 压 与 照 度 的 关 系 L / c m 2 0.0 2 5.0 3 0.0 3 5.0 4 0.0 5 0.0 6 0.0 7 0.0 I 0 / µ A 1.9 6 1.8 5 1.0 6 0.8 5 0.6 4 0.6 1 0.5 8 0.5 5 U S / V 0.6 4 0.6 3 0.6 5 0.6 6 0.6 2 0.6 4 0.6 5 0.6 3 1.临 界 截 止 电 压 与 照 度 有 什 么 关 系 ? 从 实 验 中 所 得 的 结 论 是 否 同 理 论 一 致 ? 如 何 解 释 光 的 波 粒 二 象 性 ? 答 ： 临 界 截 止电 压 与 照 度 无 关，实 验 结 果 与 理 论 相 符。光 具 有 干 涉、衍 射 的 特 性，说 明 光 具 有 拨 动 性。从 光 电 效 应 现 象 上 分 析，光 又 具 有 粒 子 性，由 爱 因 斯 坦 方 程 来 描述 ： h ν =(1 / 2)m v 2 m a x + A。2.可 否 由 U s ′ν 曲 线 求 出 阴 极 材 料 的 逸 出 功 ? 答 ： 可 以。由 爱 因 斯 坦 方 程 h υ = e | u s | + h υ o 可 求 出 斜 率 Δ u s / Δ υ = h / e 和 普 朗 克 常 数，还 可 以 求 出 截 距（h / e）υ o，再 由 截 距 求 出 光 电 管 阴 极 材 料 的 红 限 υ o，从 而 求 出 逸 出 功 A = h υ o。实 验 目 的(1)观 察 等 厚 干 涉 现 象 及 其 特 点。(2)学 会 用 干 涉 法 测 量 透 镜 的 曲 率 半 径 与 微 小 厚 度。实 验 方 法 原 理利 用 透 明 薄 膜(空 气 层)上 下 表 面 对 人 射 光 的 依 次 反 射，人 射 光 的 振 幅 将 分 成 振 幅 不 同 且 有 一 定 光 程 差 的 两 部 分，这 是 一 种 获 得 相 干 光 的 重 要 途 径。由 于 两 束 反 射 光 在 相 遇 时 的 光 程 差 取 决 于 产 生 反 射 光 的 薄 膜 厚 度，同 一 条 干 涉 条 纹 所对 应 的 薄 膜 厚 度 相 同，这 就 是 等 厚 干 涉。将 一 块 曲 率 半 径 R 较 大 的平凸 透 镜 的 凸 面 置 于 光 学平板 玻 璃 上，在 透 镜 的 凸面 和平板 玻 璃 的 上 表 面 间 就 形 成 一 层 空 气 薄 膜，其 厚 度 从 中 心 接 触 点 到 边 缘 逐 渐 增 加。当平行 的 单 色 光 垂 直 入 射 时，入 射 光 将 在 此 薄 膜 上 下 两 表 面 依 次 反 射，产 生 具 有 一 定 光 程 差 的 两 束 相 干 光。因 此 形 成 以 接 触 点 为 中 心 的 一 系 列 明 暗 交替 的 同 心 圆 环 — — 牛 顿 环。透 镜 的 曲 率 半 径 为 ： λ λ)(4)(4 2 2 n m y n m D n D m R − = − − = 实 验 步 骤(1)转 动 读 数 显 微 镜 的 测 微 鼓 轮，熟 悉 其 读 数 方 法 ； 调 整 目 镜，使 十 字 叉 丝 清 晰，并 使 其 水平线 与 主 尺平行(判 断 的方 法 是 ： 转 动 读 数 显 微 镜 的 测 微 鼓 轮，观 察 目 镜 中 的 十 字 叉 丝 竖 线 与 牛 顿 环 相 切 的 切 点 连 线 是 否 始 终 与 移 动 方 向平行)。(2)为 了 避 免 测 微 鼓 轮 的 网 程(空 转)误 差，在 整 个 测 量 过 程 中，鼓 轮 只 能 向 一 个 方 向 旋 转。应 尽 量 使 叉 丝 的 竖 线 对 准 暗干 涉 条 纹 中 央 时 才 读 数。(3)应 尽 量 使 叉 丝 的 竖 线 对 准 暗 干 涉 条 纹 中 央 时 才 读 数。(4)测 量 时，隔 一 个 暗 环 记 录 一 次 数 据。(5)

由 于 计 算 R 时 只 需 要 知 道 环 数 差 ma ′ | x ∆ 起 始 位 置 a 终 了 位 置 a ′ 1 8.0 9 5 3.5 7 5 1 0 4.5 2 0 0.4 5 2 0 2 3.5 5 4 8.0 3 5 1 0 4.4 8 1 0.4 4 8 1 3 8.0 3 0 3.5 7 3 1 0 4.4 5 7 0.4 4 5 7 4 3.5 5 0 8.1 0 0 1 0 4.5 5 0 0.4 5 5 0 5 8.1 8 4 3.6 8 0 1 0 4.5 0 4 0.4 5 0 4 6 3.5 9 3 8.0 8 0 1 0 4.4 8 7 0.4 4 8 7 = ∆ x 0.4 4 9 9 8 m m 测 d 数 据 记 录 m m 次 数放 大 像 间 距 d 1 缩 小 像 间 距 d 2 a 1 a 1 ′ | a 1a 2 ′ | 1 7.5 6 0 5.7 7 4 1.7 8 6 7.3 5 7 6.9 6 5 0.4 1 0 2 5.7 7 1 7.5 6 1 1.7 9 0 6.9 3 3 7.3 6 0 0.4 2 8 3 7.5 3 8 5.7 6 6 1.7 7 2 7.3 8 1 6.9 6 8 0.4 1 3 4 5.7 5 5 7.5 4 9 1.7 9 4 6.9 1 0 7.3 3 0 0.4 2 0 5 7.5 2 0 5.7 5 3 1.7 6 7 7.3 5 5 6.9 4 0 0.4 1 5 6 5.7 3 5 7.5 1 5 1.7 8 0 6.9 5 1 7.3 6 0 0.4 0 9 = 1 d 1.7 9 1 5 m m ； = 2 d 0.4 1 5 8 m m 测 D 数 据 记 录 m m 狭 缝 位 置 b 测 微 目 镜 差 丝 位 置 b ′ D = | b4 1 0 5.8 7 7 3 1 × = λ m m。2()7 1 0 4 2 7.2 − × = λ c u m m ； 包 含 因 子 k = 2 时，λ 的 扩 展 不 确 定 度()λ c u U 2 = 结 果 表 达 式 为 4 1 0)0 0 5.0 8 7 7.5(− × ± = + = U λ λ m m。1.测 量 前 仪 器 调 节 应 达 到 什 么 要 求 ? 怎 样 才 能 调 节 出 清 晰 的 干 涉 条 纹 ? 2.答 ： 共 轴，狭 逢 和 棱 背平行 与 测 微 目 镜 共 轴，并 适 当 调 节 狭 逢 的宽 度。2.本 实 验 如 何 测 得 两 虚 光 源 的 距 离 d ? 还 有 其 他 办 法 吗 ? 答 ： d =(d 1 * d 2)1 / 2 或 利 用 波 长 λ 已 知 的 激 光 作 光 源，则 d =(D / Δ x)λ 3.狭 缝 与 测 微 目 镜 的 距 离 及 与 双 棱 镜 的 距 离 改 变 时，条 纹 的 间 距 和数 量 有 何 变 化 ? 答 ： 狭 缝 和 测 微 目 镜 的 距 离 越近，条 纹 的 间 距 越 窄，数 量 不 变，狭 缝和 双 棱 镜 的 距 离 越近，条 纹 间 距 越 宽，数 量 越 小。4.在 同 一 图 内 画 出 相 距 为 d 虚 光 源 的 S 1 和 S 2 所 成 的 像 d 1 和 d 2 的 光 路 图。实 验 目 的(1)掌 握 测 薄 透 镜 焦 距 的 几 种 方 法 ；(2)掌 握 简 单 光 路 的 分 析 和 调 整 的 方 法 ；(3)了 解 透 镜 成 像 原 理，掌 握 透 镜 成 像 规 律 ；(4)进 一 步 学习不 确 定 度 的 计 算 方 法。实 验 方 法 原 理(1)自 准 法当 光(物)点 在 凸 透 镜 的 焦平面 上 时，光 点 发 出 的 光 线 经 过 透 镜 变 成平行 光 束，再 经 过 在 透 镜 另 一 侧 的平面 镜 反 射 后又 汇 聚 在 原 焦平面 上 且 与 发 光 点(物 点)对 称。(2)物 距 像 距 法测 出 物 距(u)与 相 距(v)代 入 公 式 ： 1 / u + 1 / v = 1 / f 可 求 f(3)共 轭 法保 持 物 与 屏 的 距 离(L)不 变 , 移 动 透 镜，移 动 的 距 离 为(e)，其 中 一 次 成 放 大 像 另 一 次 成 缩 小 像 , 放 大 像 1 / u + 1 / v = 1 / f , 缩 小 像 1 /(u + e)+ 1 /(ve 2)/ 4 L。(4)凹 透 镜 焦 距 的 测 量利 用 光 路 可 逆 原 理，将 凸 透 镜 所 成 的 实 像 作 为 凹 透 镜 的 物，即 可 测 出 凹 透 镜 成 实 像 的 物 距 和 像

距，代 入 公 式 1 / u + 1 / v = 1 / f 可 求 出 焦 距 f。实 验 步 骤本 实 验 为 简 单 设 计 性 实 验，具 体 实 验 步 骤 由 学 生 自 行 确 定，必 要 时 课 建 议 学 生 按 照 实 验 原 理 及 方 法 中 的 顺 序 作 试 验。要 求 学 生 自 行 设 计 的 能 直 接 反 映 出 测 量 结 果 的 数 据 记 录 表 格。数 据 处 理(1)自 准 法，物 距 像 距 法，则 凹 透 镜 焦 距 三 个 试 验 将 所 测 数 据 及 计 算 结 果 填 写 在 自 行 设 计 的 表 格 中。(2)对 共 轭 法 的 测 量 数 据 及 处 理 实 例测 量 数 据 记 录 表 O 1 O 2 e = o 2e 2)/ 4 L f O 1 左 O 1 右 O 1 O 2 左 O 2 右 O 2 5 2.4 3 5 2.9 0 5 2.6 7 9 8.0 0 9 9.0 0 9 8.5 0 4 5.8 3 1 9.8 2 1 9.6 9 5 3.5 0 5 2.7 0 5 3.1 0 9 7.9 8 9 9.2 0 9 8.5 9 4 5.4 9 1 9.9 2 5 1.6 7 5 2.8 9 5 2.2 8 9 9.0 0 9 9.5 0 9 9.2 5 4 6.9 7 1 9.5 2 5 2.7 0 5 2.9 0 5 2.8 0 9 8.8 0 9 9.2 1 9 9.0 1 4 6.2 1 1 9.6 4 5 1.3 0 5 2.8 0 5 2.0 5 9 8.6 0 9 8.9 0 9 8.7 5 4 6.7 0 1 9.5 9 5 2.3 4 5 2.8 0 5 2.5 7 9 8.3 4 9 9.1 0 9 8.7 2 4 6.1 5 1 9.7 0 ① 不 确 定 度 的 计 算 过 程 : u A(e)=()

()= − − ∑ 1 6 6 6 1 2 e e i 0.0 4 7 c m(((())))e u B = 0.3 0 c m u(e)=(((())))(((())))e u e u B A 2222 2222 ++++ = 0.3 1 c m u(L)= 0.3 0 c m 所 以(((())))(((())))(((())))(((())))2222----2222 2222 2222 2222 2222 2222 2222 2222 2222 2222 1 0 1 0 1 0 1 0 0.3 6 8 0.3 6 8 0.3 6 8 0.3 6 8 2222 ×××× ==== ⎥⎥⎥⎥ ⎦⎦⎦⎦ ⎤⎤⎤⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎢ ⎣⎣ ⎣ ⎣ ⎡⎡ ⎡ ⎡ −−−− ++++ ⎥⎥⎥⎥ ⎦⎦⎦⎦ ⎤⎤⎤⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎢ ⎣⎣ ⎣ ⎣ ⎡⎡ ⎡ ⎡ −−−− ++++ ==== e u e L e L u L e L e L f f u u(f)= 0.3 6 8 × 1 0-2 × 1 9.6 8 3 c m = 0.0 7 2 c m U = 2 u(f)= 0.1 4 5 c m = 0.1 c m ② 最 后 表 达 式 : f =(1 9.7 ± 0.1)c m 1.你 认 为 三 种 测 量 凸 透 镜 焦 距 的 方 法，哪 种 最 好 ? 为 什 么 ? 答 ： 共 轭 法 最 好，因 为 这 个 方 法 把 焦 距 的 测 量 归 结 为 对 可 以 精 确 测 定 的 量 L 和 e 的 测 量，避 免 了 在 测 量 u 和 v 时，由 于估 计 透 镜 光 心 位 置 不 准 确 所 带 来 的 误 差。2.由 L e L f 4 2 2 − = 推 导 出 共 轭 法 测 f 的 标 准 相 对 合 成 不 确 定 度 传 递 公 式。根 据 实 际 结 果，试 说 明 u B(L)、u B(e)、u A(e)哪 个 量 对 最 后 结 果 影 响 最 大 ? 为 什 么 ? 由 此 你 可 否 得 到 一 些 对 实 验 具 有 指 导 性 意 义 的 结 论 ? 答 ： u A(L)对 最 后 结 果 影 响 最大，因 为 L 为 单 次 测 量 量。对 O 1、O 2 的 测 量 时，要 采 用 左 右 逼近法 读 数。3.测 量 凹 透 镜 焦 距 f 和 实 验 室 给 出 的 f 0，比 较 后 计 算 出 的 E 值（相 对 误 差）一 般 比 较 大，试 分 析 E 大 的 原 因 ? 答 ： E 较 大 的 原 因 可 能 是 因 为 放 入 凹 透 镜 后 所 成 像 的 清 晰 度 很 难 确 定，即 像 的 聚 焦 情 况 不 好，从 而 导 致 很 难 测 出 清

第二篇：大学物理实验报告范本

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第三篇：大学物理实验报告

摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，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】 【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 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。

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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。（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）。

温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 电阻ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

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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 温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4 0.0-12.5-27.0-42.5-58.4-74.8-91.6-107.8-126.4-144.4 4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1

4、实验结果误差

通过实验所得的mf51型半导体热敏电阻的电阻—温度特性的数学表达式为。根据所得表达式计算出热敏电阻的电阻～温度特性的测量值，与表一所给出的参考值有较好的一致性，如下表所示： 表三 实验结果比较 温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 参考值rt ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748 相对误差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00

从上述结果来看，基本在实验误差范围之内。但我们可以清楚的发现，随着温度的升高，电阻值变小，但是相对误差却在变大，这主要是由内热效应而引起的。

5、内热效应的影响

在实验过程中，由于利用非平衡电桥测量热敏电阻时总有一定的工作电流通过，热敏电阻的电阻值大，体积小，热容量小，因此焦耳热将迅速使热敏电阻产生稳定的高于外界温度的附加内热温升，这就是所谓的内热效应。在准确测量热敏电阻的温度特性时，必须考虑内热效应的影响。本实验不作进一步的研究和探讨。

6、实验小结

通过实验，我们很明显的可以发现热敏电阻的阻值对温度的变化是非常敏感的，而且随着温度上升，其电阻值呈指数关系下降。因而可以利用电阻—温度特性制成各类传感器，可使微小的温度变化转变为电阻的变化形成大的信号输出，特别适于高精度测量。又由于元件的体积小，形状和封装材料选择性广，特别适于高温、高湿、振动及热冲击等环境下作温湿度传感器，可应用与各种生产作业，开发潜力非常大。

参考文献：

[1] 竺江峰，芦立娟，鲁晓东。大学物理实验[m] [2] 杨述武，杨介信，陈国英。普通物理实验（二、电磁学部分）[m] 北京：高等教育出版社 [3] 《大学物理实验》编写组。大学物理实验[m] 厦门：厦门大学出版社 [4] 陆申龙，曹正东。热敏电阻的电阻温度特性实验教与学[j]<

第四篇：大学物理实验报告样本（推荐）

实验名称：二组分金属相图（注意：：兰字部分即为预习报告，不用另外抄写一份！）

班级：102班姓名：王亮学号：2012×××××实验组号：2013年3月14日指导教师：

一、实验目的：

1、用热分析法（步冷曲线法）测绘Zn-Sn二组分金属相图；

2、掌握热电偶测量温度的基本原理。

二、实验原理：概述、及关键点

1、简单的二组分金属相图主要有几种？

2、什么是热分析法？步冷曲线的线、点、平台各代表什么含义？

3、采用热分析法绘制相图的关键是什么？

4、热电偶测量温度的基本原理？

三、实验装置图（注明图名和图标）

四、实验关键步骤：不用整段抄写，列出关键操作要点，推荐用流程图表示。

五、实验原始数据记录表格（根据具体实验内容，合理设计）

组成为w(Zn)=0.7的样品的温度-时间记录表

时间 τ/min温度 t/oC

开始测量0380

第一转折点

第二平台点

结束测量

六、数据处理（要求写出最少一组数据的详细处理过程）

七、思考题

八、对本实验的体会、意见或建议（若没有，可以不写）（完）

1.学生姓名、学号、实验组号及组内编号； 2.实验题目： 3.目的要求：（一句话简单概括）

4.仪器用具: 仪器名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等）、用具名称。5.实验原理：简单但要抓住要点，要写出试验原理所对应的公式表达式、公式中各物理参量的名称和物理意义、公式成立的条件等。画出简单原理图等。6.实验内容； 7.数据表格：画出数据表格（写明物理量和单位）； 8.数据处理及结果（结论）：按实验要求处理数据。9.作业题：认真完成实验教师要求的思考题。10.讨论：对实验中存在的问题、数据结果、误差分析等进行总结，对进一步的想法和建议等进行讨论。实验报告要求 1.认真完成实验报告，报告要用中国科学技术大学实验报告纸，作图要用坐标纸。2.报告中的线路图、光路图、表格必须用直尺画。

第五篇：大学物理实验报告（模版）

物理实验报告

姓名学号日期

实验名称

一、实验目的二、实验仪器和器材

三、实验原理：（简明扼要地阐述实验的理论依据、计算公式、画出电路图或光路图）

四、实验步骤：

五、数据记录：（表格设计）

六、数据处理：（根据实验目的对测量结果进行计算或作图表示。）

七、实验结果：（扼要地写出实验结论）

八、误差分析：（当实验数据的误差达到一定程度后，要求对误差进行分析，找出产生误差的原因。）

九、思考题：