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热敏电阻温度特性的研究.md

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实验原理

热敏电阻的分类

三种典型的热敏电阻: 正电阻温度系数热敏电阻(PTC: Positive Temperature Coefficient) 临界电阻温度系数热敏电阻(CTR: Critical Temperature Coefficient) 普通负电阻温度系数热敏电阻(NTC: Negative Temperature Coefficient)

1833年,迈克尔·法拉第在研究硫化银半导体时发现NTC。 现在,NTC热敏电阻是一种由锰(Mn)、镍(Ni)和钴(Co)组成的氧化物半导体陶瓷。

热敏电阻公式推导

$$R_T = Ae^\frac{B}{T}(A=R_\infty)\tag{0}$$ A为极限温度的电阻 选择两个温度: $$T_1=30+273.15 \rm K$$ $$T_2=100+273.15 \rm K$$ 代入0号公式: $$R_1 = Ae^\frac{B}{T_1}\tag{1}$$ $$R_2 = Ae^\frac{B}{T_2}\tag{2}$$ 1除以2得: $$\frac{R_1}{R_2}=e^{\frac{B}{T_1}-\frac{B}{T_2}}$$ 即得(B为材料常数): $$B=\frac{T_1T_2}{T_2-T_1}\ln{\frac{R_1}{R_2}}\tag{3}$$ 1代入0: $$A=R_\infty=R_{1}e^{-\frac{B}{T_1}}=\frac{R_1^2}{R_2}e^{\frac{T_2}{T_1-T_2}}\tag{4}$$ 在0式,对$T$求导: $$\frac{{\rm d}R_T}{{\rm d}T}=Ae^\frac{B}{T}(-\frac{B}{T^2})=R_T(-\frac{B}{T^2})$$ 电阻在温度$T$的相对变化率(电阻温度系数): $$\alpha_T=\frac{1}{R_T}\frac{{\rm d}R_T}{{\rm d}T}=-\frac{B}{T^2}\tag{5}$$ PS. 物理、化学中有很多温度系数,即是指在温度变化1K时,特定物理量的相对变化。

实验报告

一、实验目的

  1. 测量热敏电阻在不同温度的电阻值
  2. 使用公式法计算材料常数、电阻温度系数和极限温度的电阻值
  3. 绘制热敏电阻的曲线

二、实验仪器

NTC热敏电阻、热敏电阻模块、恒温控制温度传感器实验仪。

三、实验原理

需要说明每一个物理量是什么,电子稿内不需要写了。

$$B=\frac{T_1T_2}{T_2-T_1}\ln\frac{R_1}{R_2}$$ $$\alpha(T)=-\frac{B}{T^2}$$ $$R_\infty=A=R_{T_1}e^{-\frac{B}{T_1}}$$

四、实验步骤

简述实验步骤。

五、数据记录和计算

值的有效数字位数应该和直接观测量一致

测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8
$T$ ($^\text{o}\rm C$) 30 40 50 60 70 80 90 100
$T$($\rm K$) 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15 353.15 363.15 373.15
$U$($\rm V$) <> <> <> <> <> <> <> <>
$R$($\Omega$) <> <> <> <> <> <> <> <>

1. 公式法

$T_1=303.15 \rm K$,$T_2=373.15 \rm K$ $$B=\frac{T_1T_2}{T_2-T_1}\ln\frac{R_1}{R_2}=&lt;&gt;$$ $$\alpha(323.15\rm K)=-\frac{B}{T^2}=&lt;&gt;\times 10^{-3} K^{-1}$$ $$R_\infty=A=R_{T_1}e^{-\frac{B}{T_1}}=\frac{R_1^2}{R_2}e^{-\frac{T_2}{T_2-T_1}}=&lt;&gt;\Omega$$

2. 绘制热敏电阻曲线