大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
我們眼下的社會(huì)，越來(lái)越多人會(huì)去使用報(bào)告，不同的報(bào)告內(nèi)容同樣也是不同的。為了讓您不再為寫報(bào)告頭疼，下面是小編為大家整理的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，僅供參考，歡迎大家閱讀。
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告1
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(jiǎn)稱NTC)的熱敏電阻元件
常由一些過(guò)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(guó)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(guò)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(wú)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(cè)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(jiǎn)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)贫伞＿@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(duì)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(cè)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(duì)溫度之間的關(guān)系為
(1-1)
式中a與b對(duì)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(duì)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(cè)定。為了便于數(shù)據(jù)處理，將上式兩邊取對(duì)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(cè)得各個(gè)溫度以及對(duì)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(shí)的電阻溫度系數(shù)。
熱敏電阻在不同溫度時(shí)的電阻值，可由非平衡直流電橋測(cè)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(cè)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(shí)，=0，僅有電壓輸出，用表示，當(dāng)時(shí)，電橋輸出=0，即電橋處于平衡狀態(tài)。為了測(cè)量的準(zhǔn)確性，在測(cè)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(cè)電阻，R4 = RX，則當(dāng)R4→R4+△R時(shí)，因電橋不平衡而產(chǎn)生的電壓輸出為:
(1-5)
在測(cè)量MF51型熱敏電阻時(shí)，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(cè)得電壓輸出后，通過(guò)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(huì)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(cè)1個(gè)值，并將測(cè)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(cè)量MF51型熱敏電阻的數(shù)據(jù)
i 1 2 3 4 5 6 7 8 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 2871.1 2692.9 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(guò)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(cè)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(cè)量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823
相對(duì)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(lái)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(duì)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(guò)程中，由于利用非平衡電橋測(cè)量熱敏電阻時(shí)總有一定的工作電流通過(guò)，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(cè)量熱敏電阻的溫度特性時(shí)，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(guò)實(shí)驗(yàn)，我們很明顯的可以發(fā)現(xiàn)熱敏電阻的阻值對(duì)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?hào)輸出，特別適于高精度測(cè)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(dòng)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。
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告2
一、演示目的
氣體放電存在多種形式，如電暈放電、電弧放電和火花放電等，通過(guò)此演示實(shí)驗(yàn)觀察火花放電的發(fā)生過(guò)程及條件。
二、原理
首先讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。這是由于電荷在導(dǎo)體上的分布與導(dǎo)體的曲率半徑有關(guān)。導(dǎo)體上曲率半徑越小的地方電荷積聚越多(尖端電極處)，兩極之間的電場(chǎng)越強(qiáng)，空氣層被擊穿。反之越少(球型電極處)，兩極之間的電場(chǎng)越弱，空氣層未被擊穿。當(dāng)尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離時(shí)，其間的電場(chǎng)較弱，不能擊穿空氣層。而此時(shí)球型電極與平板電極之間的距離最近，放電只能在此處發(fā)生。
三、裝置
一個(gè)尖端電極和一個(gè)球型電極及平板電極。
四、現(xiàn)象演示
讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。接著讓尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離，放電在球型電極與平板電極之間發(fā)生
五、討論與思考
雷電暴風(fēng)雨時(shí)，最好不要在空曠平坦的田野上行走。為什么?
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告3
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>：
通過(guò)演示來(lái)了解弧光放電的原理
實(shí)驗(yàn)原理：
給存在一定距離的兩電極之間加上高壓，若兩電極間的電場(chǎng)達(dá)到空氣的擊穿電場(chǎng)時(shí)，兩電極間的空氣將被擊穿，并產(chǎn)生大規(guī)模的放電，形成氣體的弧光放電。
雅格布天梯的兩極構(gòu)成一梯形，下端間距小，因而場(chǎng)強(qiáng)大(因)。其下端的空氣最先被擊穿而放電。由于電弧加熱(空氣的溫度升高，空氣就越易被電離,擊穿場(chǎng)強(qiáng)就下降)，使其上部的空氣也被擊穿，形成不斷放電。結(jié)果弧光區(qū)逐漸上移，猶如爬梯子一般的壯觀。當(dāng)升至一定的高度時(shí)，由于兩電極間距過(guò)大，使極間場(chǎng)強(qiáng)太小不足以擊穿空氣，弧光因而熄滅。
簡(jiǎn)單操作：
打開電源，觀察弧光產(chǎn)生。并觀察現(xiàn)象。(注意弧光的產(chǎn)生、移動(dòng)、消失)。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
兩根電極之間的高電壓使極間最狹窄處的電場(chǎng)極度強(qiáng)。巨大的電場(chǎng)力使空氣電離而形成氣體離子導(dǎo)電，同時(shí)產(chǎn)生光和熱。熱空氣帶著電弧一起上升，就象圣經(jīng)中的雅各布(yacob以色列人的祖先)夢(mèng)中見到的天梯。
注意事項(xiàng)：
演示器工作一段時(shí)間后，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，自動(dòng)斷電，稍等一段時(shí)間，儀器恢復(fù)后可繼續(xù)演示，
實(shí)驗(yàn)拓展：
舉例說(shuō)明電弧放電的應(yīng)用
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