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高中物理用热敏电阻制作温度计课外实验         仪器

        带搅拌器的大水槽、或能够保持在各种恒定温度的水套；0－100℃的温度计；热敏电阻，用软木塞把它固定在干燥的玻璃管内，为便于连接到桥式电路中，热敏电阻的引线要焊接到一对长约1m的花线上。 

       实验原理

　　本实验将空气温度计作为简单的标准温度计，用于校准制成的热敏电阻温度计，目的是在实验室里学习测量温度的理论。 　　下式给出了温度（单位为℃）的定义： 　　其中，f为定义温度时描述温度材料性能的参数值。f₀是冰点时该参数之值，f₁₀₀是沸点时的值。 　　当外部压强不变时，对于气体温度计，上式就成为 　　其中，h是图16／2中（h₂－h₁）的值，式中h的下标表示温度。 　　如果已测定了等式右边所有的量，就能计算气体温度计的温度θ_g。 　　如果热敏电阻的阻值在冰水中为R₀，在沸水中为R₁₀₀，在θ_t时为R，按上述的普遍方程式，这只热敏电阻温度计标度的温度表达式为 　　本实验将在同一时刻用定容式空气温度计和热敏电阻温度计测量同一容器内的水温，测得θ_g和θ_t，并作出它们的关系图象。
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　    实验步骤

　　将热敏电阻温度计作为未知电阻接入桥式电路，用变阻箱作为电路的标准电阻。把装着热敏电阻的玻璃管放入盛水的烧杯里，杯中的水用于控制定容空气温度计的球形容器的温度。

　　半导体热敏电阻温度计的电阻较低，接入桥式电路将通过相当大的电流，这会引起实际温度的变化。因此，用电桥测量它的电阻值时，应迅速找出平衡点、缩短测量时间。

　　在烧杯里定容空气温度计球形容器的周围装满冰水混合物。在达到热平衡时，取得所需要的观测数据，并测定

　　（i）热敏电阻温度计的电阻；

　　（ii）球形容器里空气的压强──参看后面的观测数据表格。

　　用冷水取代冰水，达到热平衡时记录第二组数据。

　　将水温升高15℃或10℃，重复上述操作并记录观测数据。因为水银温度计和气体温度计的读数很接近，可以用一支水银温度计来粗略地判断温度上升的间隔。而在分析及标定热效电阻温度计的度数时并不引用水银温度计的读数，所以不会使本实验所依据的原理（即标定度数所依据式子）失效。

　　读取几组不同温度时的观察数据，直到水沸腾为止。在最后的20℃－30℃范围内每隔6－8℃取一组观测数据，这样描绘图象时就会有合理分布的点。

　　结束实验时，应立即降低储存器，以防止冷却时水银进入空气温度计的球形容器。

　　最重要的是冰点和沸点时的观测数据，若不记录它们就无法分析和标定度数。

        数据处理        把观测数据填入下表

 

热敏电阻温度计的观测数据

空气温度计的观测数据

电阻箱的值（Ω）

平衡点（mm）

R（Ω）

θ_t（℃）

固定记号（mm）

开口的水银面（mm）

高度差（mm）

θg（℃）

冰点

 

 

 

0

 

 

 

0

…

 

 

 

…

 

 

 

…

沸点

 

 

 

100

 

 

 

100

       用方程（1）可乘出表中第9栏（θ_g）；用方程（2）可求出第5栏（θ_t）；用惠斯登电桥的方程可求出第4栏（R）。

　　作出θ_t－θ_g图象，并加以解释。试用标定了度数的热效电阻温度计来测量酒精的沸点（通常为78．3℃）。
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