2023年大学物理重力加速度测定实验报告10篇（全文）

下面是小编为大家整理的2023年大学物理重力加速度测定实验报告10篇（全文）,供大家参考。

大学物理力学实验单摆测重力加速度心得体会 篇一

实验内容：测肺活量（五年级上册第一单元）

课题：肺和呼吸

实验器材： 塑料瓶（大饮料瓶）、100ml烧杯、白纸条、记号笔、胶水、水槽

实验类型：教师演示、学生操作

实验结论：人的肺活量有大有小。

大学物理实验课程设计实验报告 篇二

大学物理演示实验报告实验目的：通过演示来了解弧光放电的原理

实验原理：给存在一定距离的两电极之间加上高压，若两电极间的电场达到空气的击穿电场时，两电极间的空气将被击穿，并产生大规模的放电，形成气体的弧光放电。

雅格布天梯的两极构成一梯形，下端间距小，因而场强大(因)。其下端的空气最先被击穿而放电。由于电弧加热（空气的温度升高，空气就越易被电离，击穿场强就下降），使其上部的空气也被击穿，形成不断放电。结果弧光区逐渐上移，犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时，由于两电极间距过大，使极间场强太小不足以击穿空气，弧光因而熄灭。

简单操作：打开电源，观察弧光产生。并观察现象。（注意弧光的产生、移动、消失）。

实验现象：

两根电极之间的`高电压使极间最狭窄处的电场极度强。巨大的电场力使空气电离而形成气体离子导电，同时产生光和热。热空气带着电弧一起上升，就象圣经中的雅各布（yacob以色列人的祖先)梦中见到的天梯。

注意事项：演示器工作一段时间后，进入保护状态，自动断电，稍等一段时间，仪器恢复后可继续演示，

实验拓展：举例说明电弧放电的应用

大学物理实验报告 篇三

大学物理《弦振动》实验报告

（报告内容：目的、仪器装置、简单原理、数据记录及结果分析等）

一。实验目的

1.观察弦上形成的驻波

2.学习用双踪示波器观察弦振动的波形

3.验证弦振动的共振频率与弦长、张力、线密度及波腹数的关系

二。实验仪器

XY弦音计、双踪示波器、水平尺

三 实验原理

当弦上某一小段受到外力拨动时便向横向移动，这时弦上的张力将使这小段恢复到平衡位置，但是弦上每一小段由于都具有惯性，所以到达平衡位置时并不立即停止运动，而是继续向相反方向运动，然后由于弦的张力和惯性使这一小段又向原来的方向移动，这样循环下去，此小段便作横向振动，这振动又以一定的速度沿整条弦传播而形成横波。 理论和实验证明，波在弦上传播的速度可由下式表示：

=

ρ

1

------------------------------------------------------- ①

另外一方面，波的。传播速度v和波长λ及频率γ之间的关系是：

v=λγ-------------------------------------------------------- ②

将②代入①中得 γ

=λ1

-------------------------------------------------------③ ρ1

又有L=n*λ/2 或λ=2*L/n代入③得 γ

n=2L

------------------------------------------------------ ④ ρ1

四 实验内容和步骤

1.研究γ和n的关系

①选择5根弦中的一根并将其有黄铜定位柱的一端置于张力杠杆的槽内，另一端固定在张力杠杆水平调节旋钮的螺钉上。

②设置两个弦码间的距离为60.00cm，置驱动线圈距离一个弦码大约5.00cm的位置上，将接受线圈放在两弦码中间。将弦音计信号发生器和驱动线圈及示波器相连接，将接受线圈和示波器相连接。

③将1kg砝码悬挂于张力杠杆第一个槽内，调节张力杠杆水平调节旋钮是张力杠杆水平（张力杠杆水平是根据悬挂物的质量精确确定，弦的张力的必要条件，如果在张力杠杆的第一个槽内挂质量为m的砝码，则弦的张力T=mg，这里g是重力加速度；若砝码挂在第二个槽，则T=2mg；若砝码挂在第三个槽，则T=3mg…….） ④置示波器各个开关及旋钮于适当位置，由信号发生器的信号出发示波器，在示波器上同时显示接收器接受的信号及驱动信号两个波形，缓慢的增加驱动频率，边听弦音计的声音边观察示波器上探测信号幅度的增大，当接近共振时信号波形振幅突然增大，达到共振时示波器现实的波形是清晰稳定的振幅最大的正弦波，这时应看到弦的震动并听到弦振动引发的声音最大，若看不到弦的振动或者听不到声音，可以稍增大驱动的振幅（调节“输出调节”按钮）或改变接受线圈的位置再试，若波形失真，可稍减少驱动信号的振幅，测定记录n=1时的共振频率，继续增大驱动信号频率，测定并记录n=2,3,4,5时的共振频率，做γn图线，导出γ和n的关系。

2.研究γ和T的关系 保持L=60.00cm，ρ

1保持不变，将1kg的砝码依次挂在第1、2、3、4、5槽内，测出n=1

时的各共振频率。计算lg r 和lgT，以lg2为纵轴，lgT为横轴作图，由此导出r和T的关系。

3.验证驻波公式

根据上述实验结果写出弦振动的共振频率γ与张力T、线密度ρ关系，验证驻波公式。

1、弦长l1、波腹数n的

五 数据记录及处理

1.实验内容1-2 数据 T=1mg ρ1=5.972 kg/m

数据处理：

由matlab求得平均数以及标准差 1.平均数 x1=117.5600 2.标准差 σx=63.8474

最小二乘法拟合结果： Linear model Poly1:f(x) = p1*x + p2

Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = 40.38 (39.97, 40.79) p2 = -3.58 (-4.953, -2.207)

Goodness of fit:SSE: 0.508R-square: 1

Adjusted R-square: 1RMSE: 0.4115

此结果中R-square: 1 Adjusted R-square: 1说明，此次数据没有异常点，并且这次实验数据n与γ关系非常接近线性关系，并可以得出结论：n与γ呈正比。

2.实验内容 3.4数据

1.平均数 x1= 62. 2.标准差 σx=308.2850

最小二乘法拟合结果： Linear model Poly1:f(x) = p1*x + p2

Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 =0.4902 (0.4467, 0.5336) p2 = 1.574 (1.553, 1.595) Goodness of fit:SSE: 0.0001705R-square: 0.9977

Adjusted R-square: 0.9969RMSE: 0.007539

由分析可知，此次数据中并没有异常点，并且进行线性拟合后R-square: 0.9977 Adjusted R-square: 0.9969，因为都极其接近1，所以说此次拟合进行的非常成功，由此我们可以得出相应的结论：lgT与lgγ是线性关系。

六。结论

验证了弦振动的共振频率与张力是线性关系

也验证了弦振动的共振频率与波腹数是线性关系。

七。误差分析

在γ和n关系的实验中，判断是否接近共振时，会有一些误差，而且因为有外界风力等不可避免因素，所以可能会有较小误差。

在γ与T实验中，由于摩擦力，弦不是处于完全水平等可能产生较小的误差。

附录（Matlab代码）

%%实验1 %一

A=[1 37.2 2 76.9 3 117.1 4 158.1 5 198.5];

p1=mean(A(:,2)); %平均数 q1=sqrt(var(A(:,2))); %标准差

figure

plot(A(:,1),A(:,2),"o") hold on lsline

xlabel("n 波腹数");

ylabel("γ（Hz） 频率");title("γ和n的关系");

[k b]=polyfit(A(:,1),A(:,2),1);%拟合直线

%二

% T（kg） LgT（kg） γ(Hz) Lgγ(Hz) B=[1 0.00 37.2 1.57 2 0.3 53.6 1.73 3 0.48 65.0 1.81 4 0.60 72.5 1.86 5 0.70 82.7 1.92];

x=B(:,1); y=B(:,3);

figure

loglog(x,y) %x，y 都为对数坐标 plot(B(:,2),B(:,4),"o") hold on lsline

xlabel("T 拉力");

ylabel("γ（Hz） 频率"); title("γ和T的关系")

大学物理力学实验单摆测重力加速度心得体会 篇四

肺活量检测

肺活量是指在不限时间的情况下，一次最大吸气后再尽最大能力所呼出的气体量，这代表肺一次最大的机能活动量，是反映人体生长发育水平的重要机能指标之一。

指标分析

成年男子肺活量约为3500毫升，女子约为2500毫升。壮年人的肺活量最大，幼年和老年人较小。

注意事项

1. 静呼吸法：将右手大拇指按住右鼻孔，慢慢地由左鼻孔深呼吸，有意识地想像空气是朝前额流去的。当肺部空气饱和时，用右手的食指和中指把左鼻孔按住，屏气10秒钟再呼出。然后按住左鼻孔重新开始。每边各做5次。

2. 睡眠呼吸法：躺在床上，两手平放身体两侧，闭上眼睛开始做深呼吸。慢慢抬起双臂举过头部，紧贴两耳，手指触床头。这一过程约10秒钟，双臂同时还原，反复10次。此法还可助您安然入睡。

3. 坚持抬头挺胸直腰的正确姿势，在日常生活中，无论坐、站或走路，如能长期坚持挺胸抬头直腰的姿势，肺活量可增加半成至两成，而身体各组织所获得的氧气量也随之增加。

4. 防止烟雾损害肺部，居室和工作、学习场所都要注意空气卫生，居室要常开窗户，促进空气流通，及时消除室内烟雾，吸烟者戒烟。

大学物理实验课程设计实验报告 篇五

关键字：大学物理实验、误差、定义、分类、分析、心得体会摘要物理实验通过实验现象的观察分析和对物理量的测量，使我们学习实验的基本知识、基本方法和基本方法，包括一些典型的试验方法和物理思维，如实验“固体密度的测定”“单摆侧重力加速度”“牛顿第二定律的验证”“金属比热容的测定”、“碰撞实验”、“伏安法测电阻”、“用惠更斯登电桥测电阻”、“示波器的使用”“薄和透镜焦距的测定”，当通过对这些实验的操作以及后期的实验报告的写作，可以有助于我们思维能力和创作能力的培养。

物理实验课老师对我们的要求是，在实验之前做预习报告，以此让我们自主学习，自觉，创造性的获得知识，以便在做实验可以积极主动，发现错误和解决错误。最后让我们写实验报告，以此培养我们书面形式分析、总结科学实验结果的能力。

因此，接下来，我将从误差这个内容来谈谈学习大学物理实验的心得体会。

一、误差的定义、误差的分类和各个实验的误差分析及措施

1、误差的定义：误差是因为测量仪器、方法、环境及实验者都不可能是完美无缺的，所以测量结果都存在误差，误差自始至终会存在一切实验和测量中。直接测量的结果是系统误差和偶然误差的总和。

它的估算值称为不确定度。精确度高表示比较集中在真值附近，及测量的系统误差和偶然误差都比较小，因此，误差分析的主要原因是限制和消除系统误差，估算偶然误差，提高测量的精确度。

误差的分类和各个实验的误差分析及措施：按误差的性质和产生原因可分为系统误差、偶然误差和过失误差三种。

事实上再对这十个实验做实验报告时，都必须要考虑到这三种误差均保持不变，而条件改变时，误差按某种规律变化，这种误差称为系统误差。

系统误差的来源大致分为三种，一种是由仪器的结构和标准不完美或使用不当产生的，例如：用天平称量物体质量时，要考虑到天平称物前的平衡与否、天平的完好性和灵敏度；欧姆法测电阻的实验中使用电表时要考虑到电表的示值与实际值符不符合；示波器实验中电压是否稳定等等。

一种是由仪器设备安装调整不妥，不满足规定的使用状态产生的，例如：牛顿第二定律的验证实验和碰撞实验使用到的其气垫导轨不调水平、单摆实验摆线不垂直、物理天平的零点不准确等等，但这种系统误差是可以避免的，我们就必须在实验过程中尽量避免该类系统误差。

另一种是理论和方法的误差：这种误差是由测量所依据的理论公式近似或实验条件达不到理论公式所规定的要求引起的，例如：单摆实验所使用的公式的近似性；伏安法测电阻不考虑电表内阻；透镜实验用不同方法所测出结果也要考虑方法不同带来的误差。

还有一种是环境和人为误差：外部环境引起误差的原因有：温度、湿度、和光照等。

当然由于人的生理和心理特点所造成的，例如：螺旋测微器、游标卡尺、米尺的读数的人为差异；单摆时，使用停表计时，超前和滞后等等。

措施：这类误差有些是可以消除的，如仪器设备安装不妥和使用不当这类系统误差，其余的可以通过改进实验设备，提高其精确度和灵敏度，提高实验者的实验素质和掌握实验技巧或使用实验方法如对比法，仪器对比法，人员对比法，来减小误差。

2、误差分类

(1)系统误差是在一定条件下，对同一物理量进行多次重复测量时，误差的大小和符号

以不预定方式变化着的误差，也叫随机误差。

在做透镜实验、牛顿第二定律的验证实验、碰撞实验和固体密度的测定时特别要考虑偶然误差，在做电学实验时，也要考虑到电压的稳定与否，而仪器调平衡时，平衡点确定不准，一样带来偶然误差，在固体密度测定的实验，仪器显示数值跳动，带来计时的偶然误差等等。

措施：多次侧量，取平均值。

(2)偶然误差是在实验测量的条件下，多次测量同一个量，误差的绝对值符号的变化，

(3)过失误差(粗大误差)：主要是实验者的粗心大意或操作不当造成的。

如看错刻度，读错数值，计算错误，这类误差与实验事实不符，应舍去不用。

例如单摆实验中，画摆长与周期的平方的图像时，若有一个值偏离直线很远，可以舍去不用。

二、心得体会

实验误差是实验最重要的内容之一，从对实验误差的分析，会觉得十分的困难，因为它要考虑的东西很全面，一不小心就会出错，有时候考虑不全面就会卡在一个问题上，久久想不出来。

后来发现，通过对实验误差的学习，自己了解了误差的定义，误差的分类，误差的处理，会明确从哪些角度去分析实验中有疑问的现象，渐渐的也会发现自己考虑事情会比较全面，因此在遇到问题时，自己学会了用分析的思维去解答。

这是我在实验中学到的，感慨真的获益匪浅。

参考文献：《大学物理实验》(广西师范大学出版社)覃以威主编

《物理量测量》(科学出版社)袁长坤主编

《大学物理实验》(清华大学出版社)丁红旗主编

《大学物理实验》(中国农业大学出版社)李天和主编

《大学物理实验》(科学出版社)唐曙光主编

大学物理的演示实验报告 篇六

实验题目：弗兰克赫兹实验

实验器材：F-H实验管、恒温加热电炉、F-H实验装置、示波器。

实验内容：

1.熟悉实验装置，掌握实验条件。

该实验装置由F-H管、恒温加热电炉及F-H实验装置构成，其装置结构如下图所示：

F-V管中有足够的液态汞，保证在使用温度范围内管内汞蒸气总处于饱和状态。

一般温度在100C至250C。

并且由于Hg对温度的灵敏度高，所以温度要调好，不能让它变化太大。

灯丝电压控制着阴极K发射电子的密度和能量分布，其变化直接影响曲线的形状和每个峰的位置，是一个关键的条件。

2.测量Hg的第一激发电位。

1)起动恒温控制器，加热地F-H管，使炉温稳定在157C，并选择合适的灯丝电压，VG1K=2.5V，VG2p=1.5V，Vf=1.3V。

2)改变VG2k的值，并记录下对应的Ip值上(每隔0.2V记录一个数据)。

3)作数据处理，作出对应的Ip-VG2k图，并求出Hg的第一激发电位(用逐差法)。

3.测Ar原子的第一激发电位。

1)调节好相关的数据：Vp=8.36V，VG1=1.62V，VG2k=0~100V，Vf=2.64V;

2)将相关档位调到自由档位，在示波器上观看得到的Ip-VG2k图，是否符合实验要求(有六个以上的波峰)。

再将相关档位调到手动档位。

3)手动改变VG2k的值，并记录下对应的Ip值上(每隔0.05V记录一个数据)。

4)作数据处理，作出对应的Ip-VG2k图，并求出Hg的第一激发电位(用逐差法)。

4.得出结论。

原始数据：

1.Vf=1.3VVG1K=2.5VVG2p=1.5VT=157C

求汞原子的第一激发电位的数据表

)手动改变VG2k的值，并记录下对应的Ip值上(每隔0.05V记录一个数据)。

4)作数据处理，作出对应的Ip-VG2k图，并求出Hg的第一激发电位(用逐差法)。

大学物理实验报告 篇七

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

肺活量的测定实验报告 篇八

课程名称：指导老师： 成绩： 实验名称：  土壤容重、比重和孔隙的测定 实验类型：操作性实验[1]  同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）  三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1）学习并掌握土壤容重、比重、孔隙度及三相比的测定与计算方法； 2）结合实验，加深对土壤容重、比重和孔隙度等量的含义的理解。

二、实验内容和原理

1）内容：利用已知体积的环刀取自然状态的土壤样品一份，烘干除去水分，测量得环刀的容

积、重量，以及土壤的重量和其含水量，则可计算出土壤的容重、孔隙度、含水率等指标。

2）原理：各项指标的计算公式：

（1）土壤容重（g/cm）=  烘干后带土环刀重—环刀重

环刀容积

（2）土壤含水率（%）=带土环刀重—烘干后带土环刀重

烘干后带土环刀重—环刀重 （3）土壤孔度（%）= （1— 容重/

比重）X100  （4）土壤比重 = 2.65 （取平均值）

三、主要仪器设备

小环刀，手柄，三角铲，游标卡尺，天平（感量0.01），电热恒温烘箱

四、操作方法和实验步骤 步骤：

二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）

五、实验数据记录和处理 1)记录：

环 刀

平均值 土 壤

2）处理：

（1）土壤容重（g/cm3）=  烘干后带土环刀重—环刀重

环刀容积

= （142.22 – 59.65）/（3.14×4.2612）=1.448 g/cm3

（2）土壤含水率（%） =带土环刀重—烘干后带土环刀重

烘干后带土环刀重—环刀重

= （165.79-142.22）×100/（142.22 – 59.65）=28.55  （3）土壤孔度（%）= （1— 容重/比重）X100  = （1—1.448/2.65）×100 =45.36

（4）三相比 = 土壤固相容积率：土壤液相容积率：土壤气相容积率

= (100-45.36):28.55:(100-28.55-(100-45.36))=54.64:28.55:16.81

六、实验结果与分析 1)实验结果：

土壤容重= 1.448 (g/cm)；

质量/g 59.65 59.66 59.64 59.65

土壤+环刀/g 165.79

内径/cm 4.270 4.250 4.264 4.261

高/cm 3.54 3.56 3.55 3.55

干燥后/g 142.22

土壤含水率（%）=28.55； 土壤孔度 （%）= 45.36

三相比=土壤固相容积率：土壤液相容积率：土壤气相容积率= 54.64:28.55:16.81 2）结果分析：

①土壤容重可以反映土粒排列情况、孔度大小、土壤肥力和耕作管理状况：一般含矿物质多而结构差的土壤（如砂土），土壤容积比重在1.4-1.7之间；含有机质多而结构好的土壤（如农业土壤），在1.1-1.42之间。我组所采样的土壤容重值约为1.448 g/cm3，采集地点为环资实验楼楼下的绿化带中（绿化还未完全长好，土样中较多杂质，下方有石块），由此可见，此地的土壤含有机质较少，结构较差。

②土壤孔度是农业生产中的一个重要参数。土壤孔隙度大小取决于土壤的质地、结构和有机质的含量。一般作物适宜的孔隙度为50%左右。实验结果土壤孔度为45.35%，可知该处土壤孔度较小。

③土壤含水率测定结果为28.55%，根据季节与作物生长状态判断，含水量适合。 总之，由上述分析可得，该处土壤并不是十分理想，不大适合植物生长。

七、讨论、心得

1）在测定上述指标的过程中，许多误差是难以避免的，如：重量、体积的测量误差。但是有一些误差是可以尽量减小的，如：用环刀取土时，在不破坏土壤自然垒结状态的情况下，应使土壤充满环刀，使得土壤的体积尽量完全接近环刀的体积。 2）注意：

① 在选择实验土壤时，要先判断该土壤是否为田间自然垒结的；取时要用手柄慢慢将整个环刀压入（或敲入）土中，不可压得太实，切勿破坏土壤的自然垒结状态，； ② 挖开环刀周围的土壤，小心取出环刀，切勿使环刀内土块脱落； ③ 小心切除环刀上下的余土，使土壤刚好填满整个环圈； ④ 在取完土壤后回实验室的过程中，不可将之擩平。

实验按形式和内容可分为演示性、操作性、验证性、综合性、设计性和研究创新性等类型。 摘自：百度百科

大学物理力学实验单摆测重力加速度心得体会 篇九

一、 目的和要求

土壤容重又叫土壤的假比重，是指田间自然状态下，每单位体积土壤的干重，通常用g/cm3表示。土壤容重除用来计算土壤部孔隙度外，还可用于估计土壤的松紧和结构状况。本实验要求学生学习土壤寄人篱下的测定方法，掌握环刀法测定土壤容重的原理及操作步骤，掌握用容重数值计算土壤孔隙度的方法。

二、 内容和原理

用一定容积的钢制环刀，切割自然状态下的土壤，使土壤恰好充满环刀容积，然后称量并根据土壤自然含水率计算每单位体积的烘干土重即土壤容重。

三、 主要仪器设备

容积为100立方厘米的钢制环刀。

削土刀及小铁铲各一把。

感量为0.1及0.01的粗天平各一架。

烘箱、干燥器及小铝盒等。

四、 操作方法与实验步骤

在室内先称量环刀（连同底盘、垫底滤纸和顶盖）的重量，环刀容积一般为100立方厘米。

将已称量的环刀带至田间采样。采样前，将采样点土面铲平，去除环刀两端的盖子，再将环刀（刀口端向下）平稳压入土壤中，切忌左右舞动，在土柱冒出环刀上端后，用铁铲挖周围土壤，取出充满土壤的环刀，用锋利的削土刀削去环两端多余的土壤，使环刀内的土壤体积恰为环刀的容积。在环刀刀口垫上滤纸，并盖上底盖，环刀上端盖上顶盖。擦去环刀外的泥土，立即带回实验称重。

在紧靠环刀采样处，再采土10－15克，装入铝盒带回实验室内测定土壤含水量。

五、 公式

根据以下公式计算土壤容重：

环刀内干土重（g）=100环刀内湿土重/100土含水率

土壤容重（g/cm3）=环刀内干土重/环刀容积

大学物理重力加速度的测定实验报告 篇十

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 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4

0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9

4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1

根据表二所得的数据作出 ～ 图，如右图所示。运用最小二乘法计算所得的线性方程为 ，即MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)的电阻～温度特性的数学表达式为 。

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

测量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823

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：

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