物理實(shí)驗(yàn)報告集錦15篇
隨著人們自身素質(zhì)提升,需要使用報告的情況越來越多,我們在寫報告的時候要避免篇幅過長。那么,報告到底怎么寫才合適呢?以下是小編收集整理的物理實(shí)驗(yàn)報告,僅供參考,希望能夠幫助到大家。
物理實(shí)驗(yàn)報告1
一、 比較不同物質(zhì)吸熱的情況 時間:年月日
探究預(yù)備:
1. 不一樣, 質(zhì)量大的水時間長
2. 不相同, 物質(zhì)種類不同
探究目的:探究不同物質(zhì)吸熱能力的不同. 培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?
提出問題:質(zhì)量相同的不同物質(zhì)升高相同溫度吸收的熱量相同嗎
猜想與假設(shè):不同
探究方案與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):
1. 相同質(zhì)量的水和食用油, 使它們升高相同的溫度, 比較它們吸收熱量的多少.
2. 設(shè)計(jì)表格, 多次實(shí)驗(yàn), 記錄數(shù)據(jù).
3. 整理器材, 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.
實(shí)驗(yàn)器材:相同規(guī)格的電加熱器、燒杯、溫度計(jì)、水、食用油
資料或數(shù)據(jù)的收集
分析和論證:質(zhì)量相同的不同物質(zhì), 升高相同的溫度, 吸收的熱量不同. 評估與交流:
1. 水的比熱容較大, 降低相同的溫度, 放出較多的熱量, 白天把水放出去, 土地吸收相同熱量, 比熱容小升高溫度較快.
2. 新疆地區(qū)沙石比較多, 比熱容小, 吸收(放出)相同熱量, 升高(降低)的溫度較多, 溫差比較大.
二、 連接串聯(lián)電路和并聯(lián)電路
時間:年月日
探究預(yù)備:
1. 串聯(lián):用電器順次連接在電路中的電路
并聯(lián):用電器并列連接在電路中的電路
2. 串聯(lián):用電器順次連接
并聯(lián):用電器并列連接
探究目的:學(xué)生正確連接串、并聯(lián)電路, 明確開關(guān)作用.
提出問題:在串、并聯(lián)電路中, 開關(guān)的作用相同嗎
猜想與假設(shè):開關(guān)的作用不同
探究方案與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):
1. 設(shè)計(jì)串、并聯(lián)電路圖, 按照電路圖連接實(shí)物圖
2. 觀察開關(guān)控制兩燈泡亮暗程度
3. 改變開關(guān)位置, 觀察控制情況.
實(shí)驗(yàn)器材:小燈泡、電源、開關(guān)、導(dǎo)線
資料或數(shù)據(jù)收集:
1. 串聯(lián)電路中, 開關(guān)無論放在哪一個位置, 都能控制小燈泡
2. 并聯(lián)電路中, 干路開關(guān)控制整個電路, 支路開關(guān)只能控制所在支路的燈泡.
分析和論證:串聯(lián)電路開關(guān)控制整個電路. 并聯(lián)電路干路開關(guān)控制整個電路,支路開關(guān)控制所在支路.
評估與交流:
1. 拆除法:觀察用電器是否相互影響;判斷電流路徑
2.圖1:串聯(lián) 圖2:并聯(lián)
四、練習(xí)使用電流表
時間:年月日
探究預(yù)備:
1. 測量流過用電器的電流大小, 符號:
2. 不允許把電流表直接接在電源兩端, 電流表串聯(lián)在電路中, 電流從正接線柱流入、負(fù)接線柱流出.
探究目的:會正確使用電流表,會使用電流表測量電流
提出問題:使用電流表應(yīng)注意哪些問題
猜想與假設(shè): 不允許把電流表直接接在電源兩端, 電流表串聯(lián)在電路中, 電流從正接線柱流入、負(fù)接線柱流出.
探究方案與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):
1. 畫出電路圖, 標(biāo)出電流表正、負(fù)接線柱
2. 按圖連接實(shí)物
3. 更換不同規(guī)格小燈泡多次測量
4. 整理器材.
實(shí)驗(yàn)器材:電源、開關(guān)、小燈泡、電流表、導(dǎo)線
資料或數(shù)據(jù)的收集:
分析和論證:
1. 連接方法:①串聯(lián)在電路中②電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出
2. 電流表讀數(shù):認(rèn)清量程、分度值.
評估與交流
:
1. 明確量程,分度值
2. 測量通過L2的電流
3. 選擇0-3A量程, 讀數(shù)為1.6A
五、探究串聯(lián)電路中各處電流的關(guān)系
時間:年月日
探究預(yù)備:
1. 用電流表測量
2. 分別把電流表串聯(lián)在電路中
探究目的:探究串聯(lián)電路中各處電流的關(guān)系
提出問題:串聯(lián)電路中各處電流有什么關(guān)系呢
猜想與假設(shè):處處相等
探究方案與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):
1. 設(shè)計(jì)電路圖, 連接實(shí)物
2. 設(shè)計(jì)表格, 記錄數(shù)據(jù)
3. 換用不同規(guī)格小燈泡,重復(fù)以上操作
實(shí)驗(yàn)器材:電源、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線
資料或數(shù)據(jù)的收集
分析和論證:在串聯(lián)電路中電流處處相等
評估與交流:
1. 處處相等
2. 注意電流表量程選擇, 正確連接, 多次實(shí)驗(yàn), 得到普遍規(guī)律.
六、探究并聯(lián)電路中干路電流與各支路電流的關(guān)系 時間:年月日
探究預(yù)備:
1. 用電流表測量
2. 電流表分別串聯(lián)在干路、支路上
探究目的:探究并聯(lián)電路中干路電流與各支路電流的關(guān)系
提出問題:并聯(lián)電路中干路電流與各支路電流有何關(guān)系
猜想與假設(shè):干路電流等于各支路電流之和
探究方案與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖, 連接實(shí)物
2. 閉合開關(guān), 進(jìn)行測量
3. 設(shè)計(jì)表格, 記錄數(shù)據(jù)
4. 換用不同規(guī)格小燈泡,多次實(shí)驗(yàn)
5. 整理器材, 分析數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)器材:電源、小燈泡、導(dǎo)線、開關(guān)、電流表
資料或數(shù)據(jù)的收集:
分析和論證:在并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和
評估與交流:
1. A1測干路電流,A2測通過L2、L3的總電流,A3測通過L3電流
物理實(shí)驗(yàn)報告2
實(shí)驗(yàn)課程名稱 近代物理實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 蓋革—米勒計(jì)數(shù)管的研究
姓 名 王仲洪
學(xué) 號135012012019
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.了解蓋革——彌勒計(jì)數(shù)管的結(jié)構(gòu)、原理及特性。
2.測量蓋革——彌勒計(jì)數(shù)管坪曲線,并正確選擇其工作電壓。
3.測量蓋革——彌勒計(jì)數(shù)管的死時間、恢復(fù)時間和分辨時間。
二、使用儀器、材料
G-M計(jì)數(shù)管(F5365計(jì)數(shù)管探頭),前置放大器,自動定標(biāo)器(FH46313Z智能定標(biāo)),放射源2個。
三、實(shí)驗(yàn)原理
蓋革——彌勒計(jì)數(shù)管簡稱G-M計(jì)數(shù)管,是核輻射探測器的一種類型,它只能測定核輻射粒子的數(shù)目,而不能探測粒子的能量。它具有價格低廉、設(shè)備簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于放射測量的工作中。 G-M計(jì)數(shù)有各種不同的結(jié)構(gòu),最常見的有鐘罩形β計(jì)數(shù)管和圓柱形計(jì)數(shù)管兩種,這兩種計(jì)數(shù)管都是由圓柱狀的陰極和裝在軸線上的陽極絲密封在玻璃管內(nèi)而構(gòu)成的,玻璃管內(nèi)充一定量的某種氣體,例如,惰性氣體氬、氖等,充氣的氣壓比大氣壓低。由于β射線容易被物質(zhì)所吸收,所以β計(jì)數(shù)管在制造上安裝了一層薄的云母做成的窗,以減少β射線通過時引起的吸收,而射線的貫穿能力強(qiáng),可以不設(shè)此窗
圓柱形G-M計(jì)數(shù)管
計(jì)數(shù)管系統(tǒng)示意圖
在放射性強(qiáng)度不變的情況下,改變計(jì)數(shù)管電極上的電壓,由定標(biāo)器記錄下的相應(yīng)計(jì)數(shù)率(單位時間內(nèi)的計(jì)數(shù)次數(shù))可得如圖所示的曲線,由于此曲線有一段比較平坦區(qū)域,因此把此曲線稱為坪特性曲線,把這個平坦的部分(V1-V2)稱為坪區(qū);V0稱為起始電壓,V1稱為閾電壓,△V=V2-V1稱為長度,在坪區(qū)內(nèi)電壓每升高1伏,計(jì)數(shù)率增加的百分?jǐn)?shù)稱為坪坡度。
G-M計(jì)數(shù)管的坪曲線
由于正離子鞘的存在,因而減弱了陽極附近的電場,此時若再有粒子射入計(jì)數(shù)管,就不會引起計(jì)數(shù)管放電,定標(biāo)器就沒有計(jì)數(shù),隨著正離子鞘向陰極移動,陰極附近的電場就逐漸得到恢復(fù),當(dāng)正離子鞘到達(dá)計(jì)數(shù)管半徑r0處時,陽極附近電場剛剛恢復(fù)到可以使進(jìn)入計(jì)數(shù)管的粒子引起計(jì)數(shù)管放電,這段時間稱為計(jì)數(shù)管的死時間,以td來表示;正離子鞘從r0到陰極的一段時間,我們稱為恢復(fù)時間,以tr表示。在恢復(fù)時間內(nèi)由于
電場還沒有完全恢復(fù),所以粒子射入計(jì)數(shù)管后雖然也能引起放電,但脈沖幅度較小,當(dāng)脈沖幅度小于定標(biāo)器靈敏閾時,則仍然不能被定標(biāo)器記錄下來,隨著電場的恢復(fù),脈沖幅度也隨之增大,如果在τ時間以后出現(xiàn)的脈沖能被定標(biāo)器記錄下來,那么τ就稱為分辨時間。
示波器上觀察到的死時間及分辨時間
在工作電壓下,沒有放射源時所測得的計(jì)數(shù)率稱為G-M計(jì)數(shù)管的本底。它是由于宇宙射線、空氣中及周圍微量放射性以及制作管子用的物質(zhì)中放射雜質(zhì)所引起的。所以我們要在實(shí)驗(yàn)測量的計(jì)數(shù)率數(shù)據(jù)中減去本底計(jì)數(shù)率才能得到真正的計(jì)數(shù)率。
實(shí)驗(yàn)證明,在對長壽命放射性強(qiáng)度進(jìn)行多次重復(fù)測量時,即使條件相同,每次測量的結(jié)果仍然不同;然而,每次結(jié)果都圍繞著某一個平均值上下漲落,服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。假如在時間τ內(nèi),核衰變平均數(shù)是n,每秒核衰變數(shù)為n的出現(xiàn)幾率p(n)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的泊松分布
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.測量G-M計(jì)數(shù)管坪曲線。
。1)將放射源放在計(jì)數(shù)管支架的托盤上,并對準(zhǔn)計(jì)數(shù)管的中央部位,在測坪曲線的整個過程中,放射源位置保持不變。
(2)檢查連接線及各個開關(guān)位置無誤后,打開定標(biāo)器的電源開關(guān),將定標(biāo)器預(yù)熱數(shù)分鐘,然后將高壓細(xì)調(diào)旋扭開關(guān)旋到最小,打開高壓開關(guān),細(xì)調(diào)高壓值,使計(jì)數(shù)管剛好開始計(jì)數(shù)。
。3)將定標(biāo)器的甄別閾調(diào)0.2伏,細(xì)調(diào)高壓,仔細(xì)測出起始電壓(測量兩次,取平均值),然后電壓每升高10伏測量十次,每次測量時間為10秒鐘,直到發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)增加時(坪長已測完),應(yīng)立即降低工作電壓,以免發(fā)生連續(xù)放電,將計(jì)數(shù)管損壞。
。4)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列入表中,取十次平均值,并用坐標(biāo)紙畫出該計(jì)數(shù)管的坪曲線,確定其起始電壓,坪長度和坪坡度,然后選定其工作電壓。
2.雙源法測計(jì)數(shù)管分辨時間τ。
(1)準(zhǔn)備好兩個放射性強(qiáng)度大致相等的源,
(2)測本底300s。
。3)放上放射源1,測其放射強(qiáng)度1000s。
。4)放上放射源2,測量源1加源2的放射強(qiáng)度20xxs(放上放射源2時切勿碰動源1所在的位置)。
。5)取出放射源1(切勿碰動源2),測源2的放射強(qiáng)度1000s。
。6)取出源2,再測本底300s。
。7)根據(jù)公式(5—3)求出計(jì)數(shù)管分辨時間τ。
3.驗(yàn)證泊松分布:用本底計(jì)數(shù)來驗(yàn)證泊松分布,時間以3秒為單位,測量次數(shù)為500次,用實(shí)驗(yàn)所得的平均值n,根據(jù)泊松公式作出泊松分布的理論曲線,并將實(shí)驗(yàn)曲線與理論曲線比較。
五、注意事項(xiàng)
。1)使用放射源應(yīng)按規(guī)定操作,不得馬虎。不能用手直接接觸放射源,要移動放射源時,一定要用夾子。
。2)注意保護(hù)計(jì)數(shù)管。計(jì)數(shù)管的高壓不要超過450伏,以免燒毀計(jì)數(shù)
物理實(shí)驗(yàn)報告3
探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
觀察平面鏡成像的情況,找出成像的特點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)原理:
遵循光的反射定律:三線共面、法線居中、兩角相等。
實(shí)驗(yàn)器材:
同樣大小的蠟燭一對、平板玻璃一塊、白紙一張、刻度尺一把
實(shí)驗(yàn)步驟:
1、在桌面上鋪一張大紙,紙上豎立一塊玻璃板作為平面鏡,沿著玻璃板在紙上畫一條直線,代表平面鏡的位置;
2、把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像;
3、再拿一支外形相同但不點(diǎn)燃的蠟燭,豎立著在玻璃板后面移動,直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合,這個位置就是前面那支蠟燭像的位置,在紙上記下這兩個位置;
4、移動點(diǎn)燃的蠟燭,重做實(shí)驗(yàn);
5、用直線把每次實(shí)驗(yàn)中蠟燭和它的像在紙上的位置連起來,并用刻度尺分別測量它們到玻璃板的距離,將數(shù)據(jù)記錄在下表中。
物理實(shí)驗(yàn)報告4
一、拉伸實(shí)驗(yàn)報告標(biāo)準(zhǔn)答案
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩。?shí)驗(yàn)儀器見教材。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理:例:(一)低碳鋼試件
強(qiáng)度指標(biāo):
Ps=xx22.1xxxKN屈服應(yīng)力ζs= Ps/A xx273.8xxxMPa P b =xx33.2xxxKN強(qiáng)度極限ζb= Pb /A xx411.3xxxMPa
塑性指標(biāo):伸長率L1—LL100%AA1A33.24 %
面積收縮率100%
68.40 %
低碳鋼拉伸圖:
。ǘ╄T鐵試件
強(qiáng)度指標(biāo):
最大載荷Pb =xx14.4xxx KN
強(qiáng)度極限ζb= Pb / A = x177.7xx M Pa
問題討論:
1、為何在拉伸試驗(yàn)中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或比例試件,材料相同而長短不同的試件延伸率是否相同?
答:拉伸實(shí)驗(yàn)中延伸率的大小與材料有關(guān),同時與試件的標(biāo)距長度有關(guān)。試件局部變形較大的斷口部分,在不同長度的標(biāo)距中所占比例也不同。因此拉伸試驗(yàn)中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或比例試件,這樣其有關(guān)性質(zhì)才具可比性。
材料相同而長短不同的試件通常情況下延伸率是不同的(橫截面面積與長度存在某種特殊比例關(guān)系除外)。
2、分析比較兩種材料在拉伸時的力學(xué)性能及斷口特征。
答:試件在拉伸時鑄鐵延伸率小表現(xiàn)為脆性,低碳鋼延伸率大表現(xiàn)為塑性;低碳鋼具有屈服現(xiàn)象,鑄鐵無。低碳鋼斷口為直徑縮小的杯錐狀,且有450的剪切唇,斷口組織為暗灰色纖維狀組織。鑄鐵斷口為橫斷面,為閃光的結(jié)晶狀組織。
教師簽字:x xxxxxxx
日期:xxx xxxxx
二、壓縮實(shí)驗(yàn)報告標(biāo)準(zhǔn)答案
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩。?shí)驗(yàn)原理:見教材。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理:例:(一)試驗(yàn)記錄及計(jì)算結(jié)果
問題討論:
分析鑄鐵試件壓縮破壞的原因。
答:鑄鐵試件壓縮破壞,其斷口與軸線成45°~50°夾角,在斷口位置剪應(yīng)力已達(dá)到其抵抗的最大極限值,抗剪先于抗壓達(dá)到極限,因而發(fā)生斜面剪切破壞。
物理實(shí)驗(yàn)報告5
。撸撸撸呒墸撸甙啵撸咛
姓名_________ 實(shí)驗(yàn)日期____年__月__日
實(shí)驗(yàn)名稱
探究凸透鏡的成像特點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
探究凸透鏡成放大和縮小實(shí)像的條件
實(shí)驗(yàn)器材
標(biāo)明焦距的凸透鏡、光屏、蠟燭、火柴、粉筆 實(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)步驟
1.提出問題:
凸透鏡成縮小實(shí)像需要什么條件?
2.猜想與假設(shè):
。1)凸透鏡成縮小實(shí)像時,物距u_______2f。(“大于”、“小于”或“等于”)
。2)凸透鏡成放大實(shí)像時,物距u_______2f。(“大于”、“小于”或“等于”)
3.設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
。1)檢查器材,了解凸透鏡焦距,并記錄。
。2)安裝光具座,調(diào)節(jié)凸透鏡、光屏、蠟燭高度一致。
。3)找出2倍焦距點(diǎn),移動物體到2倍焦距以外某處,再移動光屏直到屏幕上成倒立縮小的清晰實(shí)像的為止,記下此時對應(yīng)的物距。
(4)找出2倍焦距點(diǎn),移動物體到2倍焦距以內(nèi)某處,再移動光屏直到屏幕上成倒立放大的清晰實(shí)像的為止,記下此時對應(yīng)的物距。
。5)整理器材。
物理實(shí)驗(yàn)報告6
偏振光通過某種物質(zhì)之后,其振動面將以光的傳播方向?yàn)檩S線轉(zhuǎn)過一定的角度,叫做旋光現(xiàn)象。很多物質(zhì)都可以產(chǎn)生旋光現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)表明:
。1)旋光度與偏振光通過的旋光物質(zhì)的厚度成正比。
。2)對溶液,旋光度不僅與光線在液體中通過的距離有關(guān),還與其濃度成正比.
。3)同一物質(zhì)對不同波長的光有不同的旋光率。在一定的溫度下,它的旋光率與入射光波長的平方成反比,這種現(xiàn)象就是旋光色散。
顯然,利用旋光的各種性質(zhì),可以應(yīng)用與不同的領(lǐng)域。
在演示實(shí)驗(yàn)中,有葡萄糖溶液旋光色散的演示。根據(jù)這一原理,可以用于很多中溶液的濃度檢測。比如醫(yī)療中血糖的測量,尿糖的測量。(實(shí)際中并不用這種方法,因?yàn)檠悄蛱潜旧頋舛群苄《绎@然不是透明溶液,一般使用的方式是化學(xué)方法,通過氧化測定血糖的含量)還看到有的論文說可以用旋光法實(shí)現(xiàn)青、鏈霉素皮試液的質(zhì)量控制和穩(wěn)定性預(yù)測,F(xiàn)在旋光計(jì)廣泛應(yīng)用于藥物分析。旋光現(xiàn)象還可以用于光的波長的測量。(好像也是不被采用)。
物理實(shí)驗(yàn)報告7
一、將一飲料瓶底部扎幾個細(xì)孔,再往飲料瓶中到入適量的水,此時會發(fā)現(xiàn)瓶底處有水流出,可以印證液體對容器底部有壓強(qiáng)。繼續(xù)迅速把飲料瓶中灌滿水,然后擰緊瓶蓋,這時可觀察到飲料瓶底部并沒有水流出。如果再擰松瓶蓋,又發(fā)現(xiàn)水流了出來。這說明是大氣壓作用形成的這一現(xiàn)象。
二、另取一空飲料瓶灌滿水后擰緊平蓋,然后用酒精燈加熱一鋼針。輕輕的在飲料瓶下部側(cè)壁燙一細(xì)孔(注意燙孔時不要用力擠按飲料瓶)。當(dāng)扎完小孔后會發(fā)現(xiàn)并沒有水流出,在第一個孔的相同高度處,任意位置再燙一個細(xì)孔后發(fā)現(xiàn)依然沒有水流出來。這是由于大氣壓的作用的結(jié)果,并且證明了大氣壓是各個方向都存在的,與液體壓強(qiáng)特點(diǎn)形成對比。之后在前兩個細(xì)孔的上方再燙一細(xì)孔后,發(fā)現(xiàn)下面的細(xì)孔向外流水,而上面的細(xì)孔不向外流水,并且有空氣從此處進(jìn)入飲料瓶內(nèi)上方。如果擰開飲料瓶的瓶蓋會發(fā)現(xiàn)三孔都會流水。且小孔位置越靠近瓶底,水柱噴的越遠(yuǎn)。
三、再取一飲料瓶灌滿水并擰緊瓶蓋后,把它倒置在盛有足夠多水的玻璃水槽中,在水中把瓶蓋擰下來,抓住瓶子向上提,但不露出水面發(fā)現(xiàn)瓶里的水并不落回水槽中。(可以換更高的飲料瓶做“對比實(shí)驗(yàn)”,為托里拆利實(shí)驗(yàn)的引入打好基礎(chǔ)。)還可以在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在瓶底打孔,立刻發(fā)現(xiàn)瓶里的水流回水槽中。原因是瓶子內(nèi)、外均有大氣壓相互抵消,水柱在本身重力的作用下流回水槽。
四、還可以選用易拉罐,拉蓋不要全部拉開,開口盡量小一些。倒凈飲料后用電吹風(fēng)對罐體高溫加熱一段時間后,把拉口處用橡皮泥封好,確保不漏氣。再用冷水澆在易拉罐上,一會聽到易拉罐被壓變形的聲音,同時看到易拉罐上有的地方被壓癟。說明氣體熱脹冷縮、也證明了大氣壓的存在。
物理實(shí)驗(yàn)報告8
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
觀察水沸騰時的現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)器材:
鐵架臺、酒精燈、火柴、石棉網(wǎng)、燒杯、中心有孔紙板、溫度計(jì)、水、秒表
實(shí)驗(yàn)裝置圖:
實(shí)驗(yàn)步驟:
1.按裝置圖安裝實(shí)驗(yàn)儀器,向燒杯中加入溫水,水位高為燒杯的1/2左右。
2.用酒精燈給水加熱并觀察.(觀察水的溫度變化,水發(fā)出的聲音變化,水中的氣泡變化)
描述實(shí)驗(yàn)中水的沸騰前和沸騰時的情景:
(1)水中氣泡在沸騰前,沸騰時
(2)水的聲音在沸騰前,沸騰時
3.當(dāng)水溫達(dá)到90℃時開始計(jì)時,每半分鐘記錄一次溫度。填入下表中,至沸騰后兩分鐘停止。
實(shí)驗(yàn)記錄表:
時間(分) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 …
溫度(℃)
4、觀察撤火后水是否還繼續(xù)保持沸騰?
5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:
、僖詴r間為橫坐標(biāo),溫度為縱坐標(biāo),根據(jù)記錄用描點(diǎn)法作出水的沸騰圖像。
②請學(xué)生敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
沸騰前水中有升到水面上來,水聲;繼續(xù)加熱時,水中發(fā)生劇烈的現(xiàn)象,大量上升并且變(填“大”或“小”),升到水面上破裂,放出水蒸氣,散到空氣中,水聲變(填“大”或“小”)。
沸騰的概念:
、蹖(shí)驗(yàn)中是否一加熱,水就沸騰?
、芩序v時溫度如何變化?
、萃V辜訜幔欠襁繼續(xù)沸騰?說明什么?
物理實(shí)驗(yàn)報告9
一、測滑輪的機(jī)械效率
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
(1)練習(xí)組裝滑輪組。
。2)學(xué)地測量滑輪組的機(jī)械效率。
2.實(shí)驗(yàn)器材。
滑輪、組繩、鉤碼、彈簧稱、刻度尺、鐵架臺。
3.實(shí)驗(yàn)步驟
。1)用彈簧稱測出鉤碼重力G
(2)按圖組裝,滑輪記下鉤碼位置和繩子自由端的位置。
。3)用彈簧稱勻速拉動繩子到某一位置并記下該位置及鉤碼位置。
。4)量出鉤碼移動高度h,人和繩子自由端移動位置S
。5)計(jì)算W有用W總及η填入表格。
。6)改變繩子繞法或增加滑輪重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。
二、測量斜面的機(jī)械效率。
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
。1)學(xué)會計(jì)算斜面的機(jī)械效率。
。2)學(xué)會測量斜面的機(jī)械效率。
2.實(shí)驗(yàn)器材
長木板、木塊(2塊)、彈簧稱、刻度尺
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)用彈簧稱測小木塊重力G。
(2)搭建斜面,在斜面底部和頂部的合適位置各面一條線作起始點(diǎn)和終點(diǎn),并測出兩條線之間的距離L及高度H
。3)用彈簧稱拉動木塊勻速滑動記下彈簧稱的示數(shù)F
物理實(shí)驗(yàn)報告10
1.提出問題;平面鏡成的是實(shí)像還是虛像?是放大的還是縮小的像?所成的像的位置是在什么地方?
2.猜想與假設(shè);平面鏡成的是虛像.像的大小與物的大小相等.像與物分別是在平面鏡的兩側(cè).
3.制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)方案;實(shí)驗(yàn)原理是光的反射規(guī)律.
所需器材;蠟燭(兩只),平面鏡(能透光的),刻度尺,白紙,火柴,
實(shí)驗(yàn)步驟;
一,在桌面上平鋪一張16開的白紙,在白紙的中線上用鉛筆畫上一條直線,把平面鏡垂直立在這條直線上.
二.在平面鏡的一側(cè)點(diǎn)燃蠟燭,從這一側(cè)可以看到平面鏡中所成的點(diǎn)燃蠟燭的像,用不透光的紙遮擋平面鏡的背面,發(fā)現(xiàn)像仍然存在,說明光線并沒有透過平面鏡,因而證明平面鏡背后所成的像并不是實(shí)際光線的會聚,是虛像. 三.拿下遮光紙,在平面鏡的背后放上一只未點(diǎn)燃的蠟燭,當(dāng)所放蠟燭大小高度與點(diǎn)燃蠟燭的高度相等時,可以看到背后未點(diǎn)燃蠟燭也好像被點(diǎn)燃了.說明背后所成像的大小與物體的大小相等.
四.用鉛筆分別記下點(diǎn)燃蠟燭與未點(diǎn)燃蠟燭的位置,移開平面鏡和蠟燭,用刻度尺分別量出白紙上所作的記號,量出點(diǎn)燃蠟燭到平面鏡的距離和未點(diǎn)燃蠟燭(即像)到平面鏡的距離.比較兩個距離的大。l(fā)現(xiàn)是相等的.
5.自我評估.該實(shí)驗(yàn)過程是合理的,所得結(jié)論也是正確無誤.做該實(shí)驗(yàn)時最好是在暗室進(jìn)行,現(xiàn)象更加明顯.誤差方面應(yīng)該是沒有什么誤差,關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)者要認(rèn)真仔細(xì)的操作,使用刻度尺時要認(rèn)真測量.
6.交流與應(yīng)用.通過該實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)得到的結(jié)論是,物體在平面鏡中所成的像是虛像,像的大小與物體的大小相等,像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離相等.像與物體的連線被平面鏡垂直且平分.例如,我們站在穿衣鏡前時,我們看穿衣鏡中自己的像是虛像,像到鏡面的距離與人到鏡面的距離是相等的,當(dāng)我們?nèi)讼蚱矫骁R走近時,會看到鏡中的像也在向我們走近.我們還可以解釋為什么看到水中的物像是倒影.平靜的水面其實(shí)也是平面鏡.等等.
物理實(shí)驗(yàn)報告11
摘要:熱敏電阻是阻值對溫度變化非常敏感的一種半導(dǎo)體電阻,具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和用途,在自動控制、無線電子技術(shù)、遙控技術(shù)及測溫技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)通過用電橋法來研究熱敏電阻的`電阻溫度特性,加深對熱敏電阻的電阻溫度特性的了解。關(guān)鍵詞:熱敏電阻、非平衡直流電橋、電阻溫度特性
1、引言
熱敏電阻是根據(jù)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率與溫度有很強(qiáng)的依賴關(guān)系而制成的一種器件,其電阻溫度系數(shù)一般為(-0.003~+0.6)℃-1。因此,熱敏電阻一般可以分為:Ⅰ、負(fù)電阻溫度系數(shù)(簡稱NTC)的熱敏電阻元件常由一些過渡金屬氧化物(主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物)在一定的燒結(jié)條件下形成的半導(dǎo)體金屬氧化物作為基本材料制成的,近年還有單晶半導(dǎo)體等材料制成。國產(chǎn)的主要是指MF91~MF96型半導(dǎo)體熱敏電阻。由于組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內(nèi)基本已全部電離,即載流子濃度基本上與溫度無關(guān),因此這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷移率與溫度的關(guān)系,隨著溫度的升高,遷移率增加,電阻率下降。大多應(yīng)用于測溫控溫技術(shù),還可以制成流量計(jì)、功率計(jì)等。Ⅱ、正電阻溫度系數(shù)(簡稱PTC)的熱敏電阻元件常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素采用陶瓷工藝,高溫?zé)贫。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴于載流子濃度,而遷移率隨溫度的變化相對可以忽略。載流子數(shù)目隨溫度的升高呈指數(shù)增加,載流子數(shù)目越多,電阻率越小。應(yīng)用廣泛,除測溫、控溫,在電子線路中作溫度補(bǔ)償外,還制成各類加熱器,如電吹風(fēng)等。
2、實(shí)驗(yàn)裝置及原理
【實(shí)驗(yàn)裝置】FQJ—Ⅱ型教學(xué)用非平衡直流電橋,F(xiàn)QJ非平衡電橋加熱實(shí)驗(yàn)裝置(加熱爐內(nèi)置MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)以及控溫用的溫度傳感器),連接線若干。【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)半導(dǎo)體理論,一般半導(dǎo)體材料的電阻率和絕對溫度之間的關(guān)系為(1—1)式中a與b對于同一種半導(dǎo)體材料為常量,其數(shù)值與材料的物理性質(zhì)有關(guān)。因而熱敏電阻的電阻值可以根據(jù)電阻定律寫為(1—2)式中為兩電極間距離,為熱敏電阻的橫截面,。對某一特定電阻而言,與b均為常數(shù),用實(shí)驗(yàn)方法可以測定。為了便于數(shù)據(jù)處理,將上式兩邊取對數(shù),則有(1—3)上式表明與呈線性關(guān)系,在實(shí)驗(yàn)中只要測得各個溫度以及對應(yīng)的電阻的值,以為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo)作圖,則得到的圖線應(yīng)為直線,可用圖解法、計(jì)算法或最小二乘法求出參數(shù)a、b的值。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)下式給出(1—4)從上述方法求得的b值和室溫代入式(1—4),就可以算出室溫時的電阻溫度系數(shù)。熱敏電阻在不同溫度時的電阻值,可由非平衡直流電橋測得。非平衡直流電橋原理圖如右圖所示,B、D之間為一負(fù)載電阻,只要測出,就可以得到值。
當(dāng)負(fù)載電阻→,即電橋輸出處于開路狀態(tài)時,=0,僅有電壓輸出,用表示,當(dāng)時,電橋輸出=0,即電橋處于平衡狀態(tài)。為了測量的準(zhǔn)確性,在測量之前,電橋必須預(yù)調(diào)平衡,這樣可使輸出電壓只與某一臂的電阻變化有關(guān)。若R1、R2、R3固定,R4為待測電阻,R4=RX,則當(dāng)R4→R4+△R時,因電橋不平衡而產(chǎn)生的電壓輸出為:(1—5)在測量MF51型熱敏電阻時,非平衡直流電橋所采用的是立式電橋,,且,則(1—6)式中R和均為預(yù)調(diào)平衡后的電阻值,測得電壓輸出后,通過式(1—6)運(yùn)算可得△R,從而求的=R4+△R。
3、熱敏電阻的電阻溫度特性研究
根據(jù)表一中MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)之電阻~溫度特性研究橋式電路,并設(shè)計(jì)各臂電阻R和的值,以確保電壓輸出不會溢出(本實(shí)驗(yàn)=1000.0Ω,=4323.0Ω)。根據(jù)橋式,預(yù)調(diào)平衡,將“功能轉(zhuǎn)換”開關(guān)旋至“電壓“位置,按下G、B開關(guān),打開實(shí)驗(yàn)加熱裝置升溫,每隔2℃測1個值,并將測量數(shù)據(jù)列表(表二)。
表一MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)之電阻~溫度特性溫度℃253035404550556065電阻Ω2700222518701573134111601000868748
表二非平衡電橋電壓輸出形式(立式)測量MF51型熱敏電阻的數(shù)據(jù)i12345678910溫度t℃10.412.414.416.418.420.422.424.426.428.4熱力學(xué)TK283.4285.4287.4289.4291.4293.4295.4297.4299.4301.40.0-12.5-27.0-42.5-58.4-74.8-91.6-107.8-126.4-144.40.0-259.2-529.9-789-1027.2-124.8-1451.9-1630.1-1815.4-1977.94323.04063.83793.13534.03295.83074.92871.12692.92507.62345.1
根據(jù)表二所得的數(shù)據(jù)作出~圖,如右圖所示。運(yùn)用最小二乘法計(jì)算所得的線性方程為,即MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)的電阻~溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為。
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差
通過實(shí)驗(yàn)所得的MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為。根據(jù)所得表達(dá)式計(jì)算出熱敏電阻的電阻~溫度特性的測量值,與表一所給出的參考值有較好的一致性,如下表所示:表三實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較溫度℃253035404550556065參考值RTΩ2700222518701573134111601000868748測量值RTΩ2720223819001587140812321074939823相對誤差%0.740.581.600.894.996.207.408.1810.00
從上述結(jié)果來看,基本在實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi)。但我們可以清楚的發(fā)現(xiàn),隨著溫度的升高,電阻值變小,但是相對誤差卻在變大,這主要是由內(nèi)熱效應(yīng)而引起的。
5、內(nèi)熱效應(yīng)的影響
在實(shí)驗(yàn)過程中,由于利用非平衡電橋測量熱敏電阻時總有一定的工作電流通過,熱敏電阻的電阻值大,體積小,熱容量小,因此焦耳熱將迅速使熱敏電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的高于外界溫度的附加內(nèi)熱溫升,這就是所謂的內(nèi)熱效應(yīng)。在準(zhǔn)確測量熱敏電阻的溫度特性時,必須考慮內(nèi)熱效應(yīng)的影響。本實(shí)驗(yàn)不作進(jìn)一步的研究和探討。6、實(shí)驗(yàn)小結(jié)
通過實(shí)驗(yàn),我們很明顯的可以發(fā)現(xiàn)熱敏電阻的阻值對溫度的變化是非常敏感的,而且隨著溫度上升,其電阻值呈指數(shù)關(guān)系下降。因而可以利用電阻—溫度特性制成各類傳感器,可使微小的溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓纬纱蟮男盘栞敵,特別適于高精度測量。又由于元件的體積小,形狀和封裝材料選擇性廣,特別適于高溫、高濕、振動及熱沖擊等環(huán)境下作溫濕度傳感器,可應(yīng)用與各種生產(chǎn)作業(yè),開發(fā)潛力非常大。
物理實(shí)驗(yàn)報告12
探究凸透鏡成像的規(guī)律
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
探究凸透鏡成像的規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)原理:
光的折射
實(shí)驗(yàn)器材:
凸透鏡、蠟燭、光屏、火柴、光具座
實(shí)驗(yàn)步驟:
1、按上圖組裝實(shí)驗(yàn)裝置,將燭焰中心、凸透鏡中心和光屏中心調(diào)整到同一高度;
2、將凸透鏡固定在光具座中間某刻度處,把蠟燭放在較遠(yuǎn)處,使物距u>2f,調(diào)整光屏到凸透鏡的距離,使?fàn)T焰在光屏上成清晰的實(shí)像。觀察實(shí)像的大小和正倒。記錄物距u和像距v;
3、把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,使f<u<2f,調(diào)整光屏到凸透鏡的距離,使?fàn)T焰在光屏上成清晰的實(shí)像。觀察實(shí)像的大小和正倒。記錄物距u和像距v;
4、把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,使u<f,在光屏上不能得到蠟燭的像,此時成虛像,應(yīng)從光屏這側(cè)向透鏡里觀察蠟燭的像,觀察虛像的大小和正倒。
物理實(shí)驗(yàn)報告13
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
掌握用流體靜力稱衡法測密度的原理。
了解比重瓶法測密度的特點(diǎn)。
掌握比重瓶的用法。
掌握物理天平的使用方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理:
物體的密度,為物體質(zhì)量,為物體體積。通常情況下,測量物體密度有以下三種方法:
1、對于形狀規(guī)則物體
根據(jù),可通過物理天平直接測量出來,可用長度測量儀器測量相關(guān)長度,然后計(jì)算出體積。再將、帶入密度公式,求得密度。
2、對于形狀不規(guī)則的物體用流體靜力稱衡法測定密度。
測固體(銅環(huán))密度
根據(jù)阿基米德原理,浸在液體中的物體要受到液體向上的浮力,浮力大小為。如果將固體(銅環(huán))分別放在空氣中和浸沒在水中稱衡,得到的質(zhì)量分別為、,則
·物理實(shí)驗(yàn)報告 ·化學(xué)實(shí)驗(yàn)報告 ·生物實(shí)驗(yàn)報告 ·實(shí)驗(yàn)報告格式 ·實(shí)驗(yàn)報告模板
、 測液體(鹽水)的密度
將物體(銅環(huán))分別放在空氣、水和待測液體(鹽水)中,測出其質(zhì)量分別為、和,同理可得
、 測石蠟的密度
石蠟密度
---------石蠟在空氣中的質(zhì)量
--------石蠟和銅環(huán)都放在水中時稱得的二者質(zhì)量
--------石蠟在空氣中,銅環(huán)放在水中時稱得二者質(zhì)量
3、用比重瓶法測定液體和不溶于液體的固體小顆粒的密度
、贉y液體的密度
。
--------空比重瓶的質(zhì)量
---------盛滿待測液體時比重瓶的質(zhì)量
---------盛滿與待測液體同溫度的純水的比重瓶的質(zhì)量
.固體顆粒的密度為。
----------待測細(xì)小固體的質(zhì)量
---------盛滿水后比重瓶及水的質(zhì)量
---------比重瓶、水及待測固體的總質(zhì)量
三、實(shí)驗(yàn)用具:TW—05型物理天平、純水、吸水紙、細(xì)繩、塑料杯、比重瓶
待測物體:銅環(huán)和鹽水、石蠟
四、實(shí)驗(yàn)步驟:
調(diào)整天平
、耪{(diào)水平 旋轉(zhuǎn)底腳螺絲,使水平儀的氣泡位于中心。
、普{(diào)空載平衡 空載時,調(diào)節(jié)橫梁兩端的調(diào)節(jié)螺母,啟動制動旋鈕,使天平橫梁抬起后,天平指針指中間或擺動格數(shù)相等。
用流體靜力稱衡法測量銅環(huán)和鹽水的密度
⑴先把物體用細(xì)線掛在天平左邊的秤鉤上,用天平稱出銅環(huán)在空氣中質(zhì)量。
、迫缓笤谧筮叺耐斜P上放上盛有純水的塑料杯。將銅環(huán)放入純水中,稱得銅環(huán)在水中的質(zhì)量。
、菍⑺芰媳械乃沟簦瑩Q上鹽水重復(fù)上一步,稱出銅環(huán)在鹽水中的質(zhì)量。
、葘y得數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算。
測石蠟的密度
測量石蠟單獨(dú)在空氣中的質(zhì)量,石蠟和銅環(huán)全部浸入水中對應(yīng)的質(zhì)量,石蠟吊入空中,銅環(huán)浸入水中時的質(zhì)量。代入公式計(jì)算。
4、用比重瓶法測定鹽水和不溶于液體的細(xì)小鉛條的密度
⑴測空比重瓶的質(zhì)量。
、茰y盛滿與待測鹽水同溫度的純水的比重瓶的質(zhì)量。
、菧y盛滿鹽水時比重瓶的質(zhì)量。
、葴y待測細(xì)小鉛條的質(zhì)量。
、蓽y比重瓶、水及待測固體的總質(zhì)量。
5、記錄水溫、濕度及大氣壓強(qiáng)。
五、數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理:
(一)用流體靜力稱衡法測定銅環(huán)、鹽水和石蠟的密度
水溫 水的密度 濕度
大氣壓強(qiáng)
136.32 120.55 119.76 49.24 118.74 170.25
銅塊密度
鹽水密度
石蠟密度
(二)用比重瓶法測密度
測定鹽水的密度
水溫 水的密度 濕度
大氣壓強(qiáng)
26.55 74.57 76.27 0.05
待測鹽水的密度
測定細(xì)小鉛條的密度
水溫 水的密度 濕度
大氣壓強(qiáng)
32.36 74.57 104.20 0.05
待測鉛條的密度
六、總結(jié):
通過實(shí)驗(yàn)掌握了用流體靜力稱衡法測定固體、液體密度的方法。
掌握了物理天平的使用方法和操作過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
掌握了采用比重瓶測密度的方法。但讓液流沿著瓶壁慢慢地流進(jìn)瓶中,避免在瓶壁產(chǎn)生氣泡較難。
通過處理數(shù)據(jù),進(jìn)一步熟悉了有效數(shù)字、不確定度等基本物理概念,并掌握了其計(jì)算方法。
物理實(shí)驗(yàn)報告14
以天平、量筒、燒杯等實(shí)驗(yàn)儀器測定牛奶的密度為例。
一(實(shí)驗(yàn)名稱)用天平、量筒、燒杯等實(shí)驗(yàn)儀器測定牛奶的密度
二(實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┯锰炱胶土客矞y量牛奶的密度。
三(實(shí)驗(yàn)材料和器材)牛奶、天平、砝碼、量筒、燒杯。
四(實(shí)驗(yàn)原理)ρ=m/V 。
五(實(shí)驗(yàn)方法(步驟))
1. 將天平放在水平臺面上,按天平使用規(guī)則調(diào)節(jié)天平平衡;
2. 將適量的液體加入到燒杯中,用天平稱量出液體和燒杯的總質(zhì)量m1,記錄于預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格中;
3. 將量筒放在水平臺面上,把燒杯中的液體倒入量筒中一部分,讀出示數(shù)并記下量筒內(nèi)液體的體積V;
4. 稱出燒杯和杯中剩下的液體的質(zhì)量m2,記錄于表格中;
5. 根據(jù)ρ=(m1-m2)/V ,計(jì)算出牛奶的密度;
6. 為確保測量準(zhǔn)確,可進(jìn)行多次測量(一般不少于3次),取ρ的平均值,作為測定結(jié)果。
。ㄗ⒁獾膯栴})倒入、倒出液體時應(yīng)小心,不能溢出。否則造成測量誤差。
六(數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析(表格、圖象、計(jì)算))略。
物理實(shí)驗(yàn)報告15
摘要:熱敏電阻是阻值對溫度變化非常敏感的一種半導(dǎo)體電阻,具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和用途,在自動控制、無線電子技術(shù)、遙控技術(shù)及測溫技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)通過用電橋法來研究熱敏電阻的電阻溫度特性,加深對熱敏電阻的電阻溫度特性的了解。
關(guān)鍵詞:熱敏電阻、非平衡直流電橋、電阻溫度特性
1、引言
熱敏電阻是根據(jù)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率與溫度有很強(qiáng)的依賴關(guān)系而制成的一種器件,其電阻溫度系數(shù)一般為(-0.003~+0.6)℃-1。因此,熱敏電阻一般可以分為:
、瘛⒇(fù)電阻溫度系數(shù)(簡稱NTC)的熱敏電阻元件
常由一些過渡金屬氧化物(主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物)在一定的燒結(jié)條件下形成的半導(dǎo)體金屬氧化物作為基本材料制成的,近年還有單晶半導(dǎo)體等材料制成。國產(chǎn)的主要是指MF91~MF96型半導(dǎo)體熱敏電阻。由于組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內(nèi)基本已全部電離,即載流子濃度基本上與溫度無關(guān),因此這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷移率與溫度的關(guān)系,隨著溫度的升高,遷移率增加,電阻率下降。大多應(yīng)用于測溫控溫技術(shù),還可以制成流量計(jì)、功率計(jì)等。
Ⅱ、正電阻溫度系數(shù)(簡稱PTC)的熱敏電阻元件
常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素采用陶瓷工藝,高溫?zé)贫。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴于載流子濃度,而遷移率隨溫度的變化相對可以忽略。載流子數(shù)目隨溫度的升高呈指數(shù)增加,載流子數(shù)目越多,電阻率越校應(yīng)用廣泛,除測溫、控溫,在電子線路中作溫度補(bǔ)償外,還制成各類加熱器,如電吹風(fēng)等。
2、實(shí)驗(yàn)裝置及原理
【實(shí)驗(yàn)裝置】
FQJ—Ⅱ型教學(xué)用非平衡直流電橋,F(xiàn)QJ非平衡電橋加熱實(shí)驗(yàn)裝置(加熱爐內(nèi)置MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)以及控溫用的溫度傳感器),連接線若干。
【實(shí)驗(yàn)原理】
根據(jù)半導(dǎo)體理論,一般半導(dǎo)體材料的電阻率 和絕對溫度 之間的關(guān)系為
。1—1)
式中a與b對于同一種半導(dǎo)體材料為常量,其數(shù)值與材料的物理性質(zhì)有關(guān)。因而熱敏電阻的電阻值 可以根據(jù)電阻定律寫為
。1—2)
式中 為兩電極間距離, 為熱敏電阻的橫截面, 。
對某一特定電阻而言, 與b均為常數(shù),用實(shí)驗(yàn)方法可以測定。為了便于數(shù)據(jù)處理,將上式兩邊取對數(shù),則有
。1—3)
上式表明 與 呈線性關(guān)系,在實(shí)驗(yàn)中只要測得各個溫度 以及對應(yīng)的電阻 的值,
以 為橫坐標(biāo), 為縱坐標(biāo)作圖,則得到的圖線應(yīng)為直線,可用圖解法、計(jì)算法或最小二乘法求出參數(shù) a、b的值。
熱敏電阻的電阻溫度系數(shù) 下式給出
(1—4)
從上述方法求得的b值和室溫代入式(1—4),就可以算出室溫時的電阻溫度系數(shù)。
熱敏電阻 在不同溫度時的電阻值,可由非平衡直流電橋測得。非平衡直流電橋原理圖如右圖所示,B、D之間為一負(fù)載電阻 ,只要測出 ,就可以得到 值。
當(dāng)負(fù)載電阻 → ,即電橋輸出處于開
路狀態(tài)時, =0,僅有電壓輸出,用 表示,當(dāng) 時,電橋輸出 =0,即電橋處于平衡狀態(tài)。為了測量的準(zhǔn)確性,在測量之前,電橋必須預(yù)調(diào)平衡,這樣可使輸出電壓只與某一臂的電阻變化有關(guān)。
若R1、R2、R3固定,R4為待測電阻,R4 = RX,則當(dāng)R4→R4+△R時,因電橋不平衡而產(chǎn)生的電壓輸出為:
。1—5)
在測量MF51型熱敏電阻時,非平衡直流電橋所采用的是立式電橋 , ,且 ,則
。1—6)
式中R和 均為預(yù)調(diào)平衡后的電阻值,測得電壓輸出后,通過式(1—6)運(yùn)算可得△R,從而求的 =R4+△R。
3、熱敏電阻的電阻溫度特性研究
根據(jù)表一中MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)之電阻~溫度特性研究橋式電路,并設(shè)計(jì)各臂電阻R和 的值,以確保電壓輸出不會溢出(本實(shí)驗(yàn) =1000.0Ω, =4323.0Ω)。
根據(jù)橋式,預(yù)調(diào)平衡,將“功能轉(zhuǎn)換”開關(guān)旋至“電壓“位置,按下G、B開關(guān),打開實(shí)驗(yàn)加熱裝置升溫,每隔2℃測1個值,并將測量數(shù)據(jù)列表(表二)。
表一 MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)之電阻~溫度特性
溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
電阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
表二 非平衡電橋電壓輸出形式(立式)測量MF51型熱敏電阻的數(shù)據(jù)
i 9 10
溫度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4
熱力學(xué)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 2871.692.9 2507.6 2345.1
根據(jù)表二所得的數(shù)據(jù)作出 ~ 圖,如右圖所示。運(yùn)用最小二乘法計(jì)算所得的線性方程為 ,即MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kΩ)的電阻~溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差
通過實(shí)驗(yàn)所得的MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。根據(jù)所得表達(dá)式計(jì)算出熱敏電阻的電阻~溫度特性的測量值,與表一所給出的參考值有較好的一致性,如下表所示:
表三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較
溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
參考值RT Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
測量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823
相對誤差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00
從上述結(jié)果來看,基本在實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi)。但我們可以清楚的發(fā)現(xiàn),隨著溫度的升高,電阻值變小,但是相對誤差卻在變大,這主要是由內(nèi)熱效應(yīng)而引起的。
5、內(nèi)熱效應(yīng)的影響
在實(shí)驗(yàn)過程中,由于利用非平衡電橋測量熱敏電阻時總有一定的工作電流通過,熱敏電阻的電阻值大,體積小,熱容量小,因此焦耳熱將迅速使熱敏電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的高于外界溫度的附加內(nèi)熱溫升,這就是所謂的內(nèi)熱效應(yīng)。在準(zhǔn)確測量熱敏電阻的溫度特性時,必須考慮內(nèi)熱效應(yīng)的影響。本實(shí)驗(yàn)不作進(jìn)一步的研究和探討。
6、實(shí)驗(yàn)小結(jié)
通過實(shí)驗(yàn),我們很明顯的可以發(fā)現(xiàn)熱敏電阻的阻值對溫度的變化是非常敏感的,而且隨著溫度上升,其電阻值呈指數(shù)關(guān)系下降。因而可以利用電阻—溫度特性制成各類傳感器,可使微小的溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓纬纱蟮男盘栞敵觯貏e適于高精度測量。又由于元件的體積小,形狀和封裝材料選擇性廣,特別適于高溫、高濕、振動及熱沖擊等環(huán)境下作溫濕度傳感器,可應(yīng)用與各種生產(chǎn)作業(yè),開發(fā)潛力非常大。
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