第 23 卷 第 5 期 2010 年 10 月大 學 物 理 實 驗 P H YSICAL EXP ERIM EN T O F COLL EGE文章編號 :100722934 (2010) 0520007203Vol . 23 No . 5 Oct . 2010測定金屬電阻溫度系數(shù)的方法研究任麗英(忻州師范學院 ,山西 忻州 034000)摘 要 : 從金屬電阻率與溫度的線性關(guān)系出發(fā) ,設(shè)計了測定金屬電阻溫度系數(shù)的實驗方案 。利用 基本的電磁學儀器和熱學儀器組合進行實驗 ,以漆包銅線作為待測金屬絲測定出銅的電阻溫度系數(shù) ,分 析了導(dǎo)致系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因 ,并就待測金屬絲的選取原則 、溫度控制的方法進行了討論 。 關(guān) 鍵 詞 : 電阻 ;電阻率 ;電阻溫度系數(shù) 中圖分類號 : TN 609 文獻標志碼 : A實驗表明 :所有純金屬的電阻率都隨溫度的 升高而增大 ,當溫度不太低時 ,電阻率ρ與溫度間近似地存在線性關(guān)系[1 ] :ρ = ρ0 (1 +αt)(1)式中 t 表示攝氏溫度 ,ρ0 表示 0 ℃時電阻率 ,ρ表示 t ℃時電阻率 ,α稱為材料的電阻溫度系數(shù) 。一般而言 ,不同材料的電阻溫度系數(shù)不同 。

本論文探討用基本的電磁學儀器和熱學儀器組合進行實驗 ,測定金屬電阻的溫度系數(shù) 。1 實驗原理當金屬導(dǎo)體的溫度變化范圍不大時 , 導(dǎo)體的長度 l 的變化很小 ,可以忽略不計 。這樣 ,在 (1) 式中等號的兩邊都乘以 l/ S ,就可以得到 :R = R0 +αR0 t(2)式中 R0 表示 0 ℃時的電阻 , R 表示 t ℃時的電阻 。(2) 式表明 ,電阻 R 與溫度 t 為線性關(guān)系 , 如果以溫度 t 為橫坐標 ,以電阻 R 為縱坐標作圖 ,則R2t 圖線為直線 ,其截距等于 R0 ,斜率為k = αR0(3)電阻溫度系數(shù)為α= k(4)R02 實驗裝置實驗裝置如圖 1 所示 ,左半部分為溫度控制收稿日期 : 20102031225和測量系統(tǒng)[2 ] 。1 為鐵架臺 ,2 為墊塊 ,3 為溶液 ,4 為燒杯 ,5 為溫度計 ,7 為金屬 絲 ;右半部分為電阻測量系統(tǒng) :7 為 QJ244 雙臂電橋 ,8 為墊塊圖 1 利用 PDMS 復(fù)制光盤溝槽結(jié)構(gòu)在燒杯中加入適量的冰鎮(zhèn)液體 ,將金屬絲浸 沒 ,通過與外界發(fā)生熱交換使液體的溫度升高 ,從 而使金屬絲的溫度升高 。金屬絲的溫度即液體的溫度 ,通過浸入液體中的溫度計測出 ,金屬絲的電 阻由 QJ244 雙臂電橋測出 。

由于接入 QJ244 雙臂電橋 P1 、P2 兩接線柱 間的被測金屬絲并沒有全部浸入液體中 , 因此只 有部分金屬絲的溫度隨液體的溫度發(fā)生變化 , 從 而電阻隨溫度發(fā)生變化 。設(shè)雙臂電橋測得室溫時金屬絲的電阻為 R′,接入雙臂電橋 P1 、P2 兩接線 柱間的金屬絲長度為 L金屬電阻的溫度系數(shù), 浸入液體中的金屬絲長 度為 l ,則溫度不發(fā)生變化的金屬絲長度為 L l , 溫度不發(fā)生變化的金屬絲的電阻為 :Rc=R′·LLl(5)設(shè)雙臂電橋測得溫度為 t ℃金屬絲的電阻為 R t ,則溫度發(fā)生變化的金屬絲的電阻 R 為 :R = Rt Rc(6)' 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 8測定金屬電阻溫度系數(shù)的方法研究3 實驗步驟(1) 用 QJ244 雙臂電橋測量金屬絲溫度為室 溫時的電阻為 R′。(2) 按圖 1 組裝儀器 。 (3) 在燒杯中加入適量的冰鎮(zhèn)水 , 將金屬絲 浸沒 ,改變水的溫度使金屬絲的溫度發(fā)生變化 。 (4) 適當選取測量溫度 ,用 QJ244 雙臂電橋測 量該溫度時金屬絲的電阻 Rt , 并記下相應(yīng)的溫度 值 t。