《大学物理实验》课程教学资源（教材讲义）热敏电阻特性测量及应用

第5章设计性与应用性实验:225.热敏电阻特性测量及应用5.2【引言】热敏电阻器是一种电阻值随温度变化的电子元件.它可以将温度量直接转换为电学量，在工作温度范围内，其电阻值随温度升高而增加的电阻器称为正温度系数热敏电阻器，简称PTC热敏电阻器，反之称为负温度系数热敏电阻器，简称NTC热敏电阻器.热敏电阻器在温度测控、现代电子仪器及家用电器（如电视机消磁电路、电子驱蚊器）等中有广泛用途【实验目的】1.了解热敏电阻的特性.2.学会测量热敏电阻的参数，3.通过制作温控开关学习热敏电阻的应用【实验原理】NTC热敏电阻值R随温度T变化的规律由式（5-2-1）表示：R=-Rz5e=.(-+)(5-2-1)其中，R25为25℃时的电阻值；B为材料常数；T为热敏电阻的温度，单位K实验中通过测定两个特定温度下NTC的阻值，确定其参数R25与B，那么，对未知温度即可通过测出其对应的电阻值，然后由公式（5-2-1）算得出【实验仪器】数字万用表，杜瓦瓶，冰块，电炉，烧杯，试管，硅油，直流稳压电源，实验电路板，集成运算放大器（LM324①），电阻及发光二极管等电子元件【实验内容】1.拟定确定待测参数R25与B，的实验方案2.写出电阻与温度的关系式，3.测环境温度4.用热敏电阻为测温元件，制作一个温控开关【注意事项】LM324引脚4接电源正极，引脚11接电源负极，否则该元件会被烧坏【参考资料】如用Apv表示运算放大器的直流开环电压增益，则放大器的输出电压U。为U。=Ap(U+-U_)在电子电路中，常利用运算放大器高电压增益的特性，将其用作电压比较器输出开关信息.当U+大于U_时就输出高电平，相反则输出低电平LM324是一种四运算放大器，其典型开环电压增益A>10°，最高电源电压32V，最高输出电压略小于电源电压，引脚排列如图5-2-2所示①集成运算放大器是一种高增益直流放大器，其符号如图5-2-1.它具有高电压增益和高输入阻抗的特点

5灡2 热敏电阻特性测量及应用 暰引言暱 热敏电阻器是一种电阻值随温度变化的电子元件.它可以将温度量直接转换为电学量,在 工作温度范围内,其电阻值随温度升高而增加的电阻器称为正温度系数热敏电阻器,简称 PTC热敏电阻器,反之称为负温度系数热敏电阻器,简称 NTC热敏电阻器.热敏电阻器在温 度测控、现代电子仪器及家用电器(如电视机消磁电路、电子驱蚊器)等中有广泛用途. 暰实验目的暱 1.了解热敏电阻的特性. 2.学会测量热敏电阻的参数. 3.通过制作温控开关学习热敏电阻的应用. 暰实验原理暱 NTC热敏电阻值R 随温度T 变化的规律由式(5灢2灢1)表示: R=R25eBn 1 298- 1 ( T ) . (5灢2灢1) 其中,R25 为25 曟 时的电阻值;Bn 为材料常数;T 为热敏电阻的温度,单位 K. 实验中通过测定两个特定温度下 NTC的阻值,确定其参数R25 与Bn,那么,对未知温度即 可通过测出其对应的电阻值,然后由公式(5灢2灢1)算得出. 暰实验仪器暱 数字万用表,杜瓦瓶,冰块,电炉,烧杯,试管,硅油,直流稳压电源,实验电路板,集成运算 放大器(LM324栙),电阻及发光二极管等电子元件. 暰实验内容暱 1.拟定确定待测参数R25 与Bn 的实验方案. 2.写出电阻与温度的关系式. 3.测环境温度. 4.用热敏电阻为测温元件,制作一个温控开关. 暰注意事项暱 LM324引脚4接电源正极,引脚11接电源负极,否则该元件会被烧坏. 暰参考资料暱 如用ADV 表示运算放大器的直流开环电压增益,则放大器的输出电压U0 为 U0 =ADV (U+ -U- ). 在电子电路中,常利用运算放大器高电压增益的特性,将其用作电压比较器输出开关信 息.当U+ 大于U- 时就输出高电平,相反则输出低电平. LM324是一种四运算放大器,其典型开环电压增益ADV >105,最高电源电压32V,最高 输出电压略小于电源电压,引脚排列如图5灢2灢2所示. 第5章 设计性与应用性实验 ·225· 栙 集成运算放大器是一种高增益直流放大器,其符号如图5灢2灢1.它具有高电压增益和高输入阻抗的 特点

大学物理实验:226:141312111098翰入U+D°输出输入长E国日图5-2-2LM324引脚排列图图5-2-1集成运放的表示符号【拓展阅读】[17电子爱好者实用资料大全.北京：电子工业出版社，1989[2]热敏电阻介绍，http：//wenku.baidu.com/view/9661ladasoezs24desu87e85.html.[3］中国集成电路大全编写委员会中国集成电路大全.集成运算放大器分册.北京：国防工业出版社出版，1985.5.3RLC电路暂态过程研究【引言】电阻、电容及电感是电路中的基本元件，在交流电路中，电阻值和频率无关，电容具有“通高频、阻低频”的特性，电感具有“通低频、阻高频”的特性.由RC，RL，RLC构成的串联电路具有不同的特性，包括暂态特性、稳态特性，谐振特性，它们在电子线路中有广泛的应用，本实验主要研究RC，RL，RLC电路的暂态特性【实验目的】1.研究RC和RL串联电路的暂态过程，加深对电容，电感特性的认识2.观察RLC串联电路的暂态过程，加深对阻尼运动规律的理解，【实验原理】RC.RL和RLC串联电路在接通或断开直流电源的短暂时间内，电路由一个平衡态转变S到另一个平衡态，其中的转变过程称为暂态过程，1.RC电路的暂态过程192在图5-3-1所示的电路中，开关K拨到1后接通电源，电流便通过ETFC电阻R对电容器C进行充电.充电结束后，开关K由1拨向2，电容上的电荷通过R开始放电.充放电过程中电容器两端的电压U随时间变化图5-3-1RC串联电路规律可由下列公式描述：(E(1一e-/)，充电过程，Uc(t)-(5-3-1)Ee-i/,放电过程，其中tRC，为RC串联电路的时间常数，2.RL电路的暂态过程在图5-3-2所示的电路中，当开关K拨到1时电路中将有电流流过，但由于通过电感的电流不能突变，电流增长有一相应的过程，同理，当开关K从1拨向2时，也不会突然降至零，而只会逐渐消失，电感两端的电压U，随时间变化规律可由下列公式描述：

图5灢2灢1 集成运放的表示符号 图5灢2灢2 LM324引脚排列图 暰拓展阅读暱 [1] 电子爱好者实用资料大全.北京:电子工业出版社,1989. [2] 热敏电阻介绍,http://wenku.baidu.com/view/96611adasoezs24desu87e85.html. [3] 中国集成电路大全编写委员会中国集成电路大全.集成运算放大器分册.北京:国 防工业出版社出版,1985. 5灡3 RLC电路暂态过程研究 暰引言暱 电阻、电容及电感是电路中的基本元件,在交流电路中,电阻值和频率无关,电容具有“通 高频、阻低频暠的特性,电感具有“通低频、阻高频暠的特性.由RC,RL,RLC构成的串联电路具 有不同的特性,包括暂态特性、稳态特性,谐振特性,它们在电子线路中有广泛的应用,本实验 主要研究 RC,RL,RLC电路的暂态特性. 暰实验目的暱 1.研究 RC和 RL串联电路的暂态过程,加深对电容、电感特性的认识. 2.观察 RLC串联电路的暂态过程,加深对阻尼运动规律的理解. 暰实验原理暱 RC,RL和 RLC串联电路在接通或断开直流电源的短暂时间内,电路由一个平衡态转变 图5灢3灢1 RC串联电路 到另一个平衡态,其中的转变过程称为暂态过程. 1.RC电路的暂态过程 在图5灢3灢1所示的电路中,开关 K 拨到1后接通电源,电流便通过 电阻R对电容器C 进行充电.充电结束后,开关K 由1拨向2,电容上的 电荷通过R 开始放电.充放电过程中电容器两端的电压UC 随时间变化 规律可由下列公式描述: UC(t)= E(1-e-t/氂 ), 充电过程, {Ee-t/氂 , 放电过程. (5灢3灢1) 其中氂=RC,为 RC串联电路的时间常数. 2.RL电路的暂态过程 在图5灢3灢2所示的电路中,当开关K 拨到1时电路中将有电流流过,但由于通过电感的电 流不能突变,电流增长有一相应的过程,同理,当开关K 从1拨向2时,i也不会突然降至零,而 只会逐渐消失,电感两端的电压UL 随时间变化规律可由下列公式描述: ·226· 大学物理实验