Досліджуємо залежність опору термістора від його температури

блок живлення

мультиметри (2 шт.)

термістор

термосенсор з термопарою

● прилади чи обладнання для охолодження та нагрівання термістора, наприклад, балон зі стисненим повітрям чи іншим не горючим газом● малий кімнатний обігрівач

● Терморезистори або термістори – спеціальні напівпровідникові прилади, опір яких сильно залежить від температури.● Опір термістора наближено описується наступним рівнянням:

де А – певна константа, B – температурний коефіцієнт опору, який залежить лише від матеріалу термістора, T – абсолютна температура. ● Термістори бувають з позитивним та негативним температурним коефіцієнтом опору B. Опір перших зменшується під час їхнього нагрівання, а опір других, навпаки, зростає. Температурний коефіцієнт напівпровідникових термісторів – додатній.● Температурний коефіцієнт опору можна визначити експериментально, побудувавши графік залежності:

Цей графік – пряма лінія, тангенс кута нахилу якої до осі (1/T) дорівнює:

1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.2. Приєднуємо до термістора мультиметр у режимі омметра. До другого мультиметра приєднаємо термопару. Вмикаємо мультиметри та за їхньою допомогою визначаємо температуру у приміщенні (t), а також опір термістора (R) за цієї температури. Записуємо отримані дані у таблицю:

Константу А вираховуємо з формули:

3. Торкаємося робочим кінцем термопари до поверхні термістора. Тепер, за допомогою балона зі стисненим повітрям охолоджуємо термістор та термопару до низьких температур. Записуємо температуру термістора та його опір у таблицю.4. Спостерігаємо за тим, як термістор з термопарою поступово нагріваються до кімнатної температури. Протягом цього часу періодично знімаємо покази мультиметрів та занотовуємо їх у таблицю.5. Увімкнемо малий кімнатний обігрівач та направимо потік теплого повітря, або інфрачервоні промені, від нього на термістор та термопару. Спостерігаємо за тим, як відбувається нагрівання термопари та термістора, та як опір останнього швидко зменшується. Продовжуємо занотовувати у таблицю покази мультиметрів. Дослід припиняємо після того, як температура термістора на 10–20℃ перевищила кімнатну температуру.6. Будуємо графік залежності опору термістора від його температури:

Звертаємо увагу, що графік має нелінійний вигляд.7. Розраховуємо значення абсолютної температури в Кельвінах, T = t + 273, для виміряних нами значень температури та записуємо їх у таблицю. Обчислюємо натуральний логарифм від кожного з виміряних нами значень опору, ln R, а для кожного зі значень температури розраховуємо 1/Т. Отримані значення записуємо у таблицю.8. Використовуючи отримані значення, будуємо залежність ln R від 1/T:

Звертаємо увагу, що на цей раз графік майже прямолінійний. Також звертаємо увагу, що пряма розташована під певним кутом до осі 1/Т.9. З графіка, отриманого на попередньому кроці, знаходимо тангенс кута φ, тобто В – температурний коефіцієнт, отримане значення вносимо у таблицю. За нашими даними, температурний коефіцієнт опору термістора дорівнює 2144, ваш результат, природно, буде відрізнятися.10. Тепер, коли ми маємо значення температурного коефіцієнту опору для нашого термістора, ми можемо розрахувати константу А, спершу для кожної виміряної нами точки (таблиця), а потім і середнє значення (Асер). У нашому випадку Асер = 4,16.

Під час виконання досліду ми познайомилися із напівпровідниковим термістором та навчились знаходити його головні характеристики – температурний коефіцієнт опору та константу A.