附录1 读数显微镜的使用
读数显微镜既可以将微小被测物体放大成一虚像进行观察，又可以对它的大小作精密测量。其结构如图4所示。它由一个附有叉丝的显微镜、测量架和底座三部分组成。显微镜是放大部分，用于观测, 由目镜和物镜组成，目镜中有十字形叉丝（它有两个作用：1.目镜调好的标志就是能否清楚看见叉丝。2.作为测量时的参照）。显微镜固定在测量架上，转动鼓轮时，丝杆带动测量架及显微镜在导轨槽中移动。
转动鼓轮，左右移动测量架，显微镜中的叉丝依次对准被测物像上的两个位置，从读数装置（与千分尺相类似）上可读出对应读数，两者之差就是被测物体上的两个位置间的距离。
旋转调节手轮可以使显微镜筒上下移动，达到调焦的目的。转动测微鼓轮一周，可使测量架平移1mm.。测微鼓轮的周边等分为一百小格，所以鼓轮转过一小格，测量架平移0.01mm。读数可估读到0.001mm。
注意：用读数显微镜测量时，鼓轮要采用同一方向旋转测量，以避免空程误差。空程误差是由螺母与螺杆间的间隙造成的（如图5所示）。
图4
反射镜
底座
物镜调节手轮
鼓轮 目镜紧固螺丝
附录2 密度计的使用
密度计（比重计）是根据阿基米德定律和物体浮在液面上平衡的条
件制成的，是测定液体密度的一种仪器。它用一根密闭的玻璃管，一端粗细均匀，内壁贴有刻度，另一头稍膨大呈泡状，泡里装有小铅粒或水银，使玻璃管能在被检测的液体中竖直的浸入到足够的深度，并能稳定地浮在液体中，也就是当它受到任何摇动时，能自动地恢复成垂直的静止位置。当密度计浮在液体中时，其本身的重力跟它排开的液体的重力
图5
相等。于是在不同的液体中浸入不同的深度，所受到的压力不同，密度计就是利用这一关系刻度的。
常用的密度计有两种。一种用来测量密度大于1的液体的密度，称“重表”。它的下端装的铅丸或水银多一些。最小刻度线是“1”，它在标度线的最高处，由上而下，顺次是、1.1、1.2??。把这种密度计放在水里，它的大于1的标度线，全部在水面下。
另一种用来测量密度小于1的液体的密度，称“轻表”。它的下部装的铅丸或水银少一些，最大标度线是“1”，这个标度线是在最低处，由下而上顺次是、0.9、0.8??把这种密度计放在水里时，它小于1的标度线全部在水面上（本实验室是这种）。
使用时，将密度计轻轻铅直放入待测液体中央，让它自行下沉，稳定后，以液面为基准读数（注意：数字是下大上小）。
螺杆 鼓轮 附录3
表1 蓖麻油的粘滞系数
温度/℃ 0.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 6.21 4.51 3.12 2.31 粘度η/P 53.00 24.18 15.14 9.50 21
注：1 P(Poise)=0.1 Pa2s
η～T图η/P
50.040.0
0.010.020.030.0T/℃0.010.020.030.040.0
图6 22
实验三、用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性
热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，是电阻值随温度变化而变化的电阻，可以分为正温度系数
（PTC）和负温度系数（NTC）及临界温度热敏电阻（CTR）。由于半导体热敏电阻有独特的性能，所以在应用方面，它不仅可以作为测量元件（如测量温度、流量、液位等），还可以作为控制元件（如热敏开关、限流器）和电路补偿元件。广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域，发展前景极其广阔。
本实验研究的是负温度系数热敏电阻（NTC），电阻值随温度升高而迅速下降。广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。
预习要点
1、 热敏电阻的温度特性是什么？
2、 非平衡电桥与惠斯登电桥有什么异同？
3、 如何调节，可快速满足步骤（3）的要求？为什么？ 4、微安表和电源的正负极可随便接吗？为什么？ 5、思考题3、4、5。
一、实验目的
1． 了解非平衡电桥的工作原理；
2． 学会用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性； 3． 学会测量热敏电阻材料的激活能。
二、实验原理
1． 热敏电阻的温度特性
负的电阻温度系数（NTC：Negative Temperature Coefficient）的热敏电阻，其电阻值随温度升高而迅速下降，这是因为半导体内部自由电子数目随温度的升高增加得很快，导电能力很快增强；虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动，但这种作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用，所以温度上升会使电阻值迅速下降。
半导体热敏电阻的电阻温度特性可以用下述指数函数来描述： RT?Ae （1） 式中A为常数。B为与材料有关的常数，T为绝对温度。 将式（1）两边取对数，变换成直线方程：
A I3 R3 I Ⅲ D RT I1 Ⅰ Ig G BTB R2 Ⅱ R4 I4 I2 C 1 lnRT?B?lnA （2）
T选取不同的温度T，得到相应的RT，并绘lnRT－1/T曲线，可求得A(由截距lnA求得)与B（斜率）。代入（1）式，就可得到RT随温度T变化的关系式了。
由常数B，还可求出该半导体材料的激活能E，它是表征半导体材料的重要参数之一。
E=Bk （3）
式中k为玻耳兹曼常数（k=1.38310
－23
E
图1
J/K）。
另外，根据电阻温度系数?的定义：
23
??1dRT （4）
RTdT将（1）式代入
B （5） 2T???可求出该材料的温度系数。显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。 2． 非平衡电桥
非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似（如图1所示），但测量方法上有很大差别。平衡电桥是调节4个电阻中的一个，使RT：R2=R3：R4从而使流过桥路的电流Ig=0，所以得到RT=（R3R2）/R4，非平衡电桥则是使R2、R3、R4保持不变，当RT变化时Ig也变化，通过测量Ig来得到RT，两者之间的定量关系可通过以下推导得出：
根据基尔霍夫第一定律，并注意到图中电流参考方向，A，B，D三个节点的电流方程如下：
A：I?I1?I3 B：I1?I2?Ig C：I3?Ig?I4
根据基尔霍夫第二定律， 3个网孔的回路电压方程如下：
Ⅰ：I1RT?IgRg?I3R3?0 Ⅱ：I2R2?I4R4?IgRg?0
Ⅲ：E?I3R3?I4R4
Rg为微安表的内阻。解以上6个联立方程得：
RT?Ig?R2R3?R3R4?R2R4?RgR3?RgR4??R4ER2R3E?Ig?R2R3R4?RgR2R3?RgR2R4? （4）
由上式可以看出，RT和Ig有一一对应的关系，只要测出不同温度下的Ig就可以求出不同温度下的RT。
三、实验仪器
热敏电阻 直流电压表 微安表（内阻已知） 电阻箱 电热杯 温度计 直流稳压电源
四 实验内容
1．将热敏电阻同温度计捆在一起放入下电热杯中，杯中注入冷水。 2．用多用表测室温时的阻值。按图2所示连接电路。
3．选择适当的电源电压E和各桥臂的阻值（注意使之有4位有效数字），使RT在冷水中时微安表基本无偏传，RT在沸水中时微安表接近满偏。 4．水沸后令其自然降温，从沸点开始每下降5度读出微安表示数Ig。注
意读数过程中不要改变R2、R3、R4的值。 5．记录E、R2、R3、R4及Rg的值
6．计算各温度t下的RT，以RT为纵轴、t为横轴，作RT－t关系曲线。 7．以lnRT为纵轴、1/T为横轴（T为热力学温度），作lnRT－1/T关系曲线，图2 实验电路 从图中求出常数A和B。写出（1）式RT的表达式。注意按作图的要求（见绪论）作图。
8．求热敏材料的激活能。
9. 计算热敏电阻在20℃时的温度系数?。
五 思考题
1．非平衡电桥与平衡电桥有什么异同？
2．热敏电阻有什么样的温度特性？为什么要用非平衡电桥而不是平衡电桥测量热敏电阻的温度特性？
24
3．测量前，为什么使RT在冷水中时微安表基本无偏传，RT在沸水中时微安表接近满偏？ 4．微安表和电源的正负极可随便接吗？为什么？ 5．试利用以上所学知识设计一个半导体温度计。
6．能否用惠斯登电桥做该实验？请你设计一下，并画出电路图。除此之外还可用什么仪器代替？
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