物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告集錦15篇
隨著人們自身素質(zhì)提升,需要使用報(bào)告的情況越來越多,我們在寫報(bào)告的時候要避免篇幅過長。那么,報(bào)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(bào)告,僅供參考,希望能夠幫助到大家。
物理實(shí)驗(yàn)報(bào)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(bào)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(jià)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(bào)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(bào)告4
一、拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)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(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩摹?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(bào)告5
____級__班__號
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(bào)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(bào)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(bào)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:
①以時間為橫坐標(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。
、谡垖W(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,水是否還繼續(xù)沸騰?說明什么?
物理實(shí)驗(yàn)報(bào)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(bào)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.比較兩個距離的大小.發(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(bào)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!緦(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(bào)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(bào)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(bào)告 ·化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ·生物實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ·實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式 ·實(shí)驗(yàn)報(bào)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
①測液體的密度
。
--------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。
⑵調(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
、畔劝盐矬w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,換上鹽水重復(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
、艤y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。
⑸測比重瓶、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:
。ㄒ唬┯昧黧w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
。ǘ┯帽戎仄糠y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(bào)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(bào)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:
、、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。
、颉⒄娮铚囟认禂(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,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。
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