剖析高考命题中的敏感电阻

赵继飞　赵训忠

摘 要：敏感电阻器是指其电阻值随某些物理量变化的电阻，根据其所感应的物理量的不同，敏感电阻器又可分为热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻、压敏电阻器、湿敏电阻器、磁敏电阻器和气敏电阻器等，这些电阻越来越多地走进了中学课堂，成为电学的一部分教学内容。本文主要结合近年来高考命题介绍了热敏电阻、光敏电阻、电阻应变片和无电阻的超导体的基本性质以及应用领域等，供老师们教学参考。

关键词：高考命题；热敏电阻；光敏电阻；电阻应变片；超导体

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）10（S）-0060-4

引 言

随着时代的发展，物理学也在日新月异的不断发展进步，现代的中学物理教学内容也紧随时代脉搏，把一些的当代物理的知识融入到物理教学中。

本世纪传感器技术作为信息科学的一个重要分支，早已与计算机使用技术、自动化控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整学科。传感器技术已经渗透在航天科学、仪器仪表科学、控制科学等许多科学领域，可以说“没有传感器就没有现代科学技术的快速发展”的观点已为全世界所公认。敏感电阻器作为传感器的一种，是“传感器王国”中最为普通和基础的一员。作为这样的基本代表，形形色色的敏感电阻器越来越多的被融入到中学物理的学习当中。笔者就高考中出现的热敏电阻、光敏电阻、与力敏电阻相关的电阻应变片和无电阻的超导体进行介绍，以期读者能对其有一个直观的了解。

1 热敏电阻器

1.1 热敏传感器高考考点引出

2008年广东卷物理部分中，涉及到一道热敏电阻的题目，该题目中热敏电阻是随温度线性变化的，由于本文主要来介绍该类热敏电阻的原理及应用，以上高考题目的解答过程在此不再赘述。

1.2 热敏传感器的定义及分类

热敏电阻器通常是指对温度变化比较敏感的电阻，即随着温度的变化自身的电阻率会相应的发生变化。根据电阻率变化的方向，热敏电阻器可以分为：正温度系数（Positive Temperature Coefficient）PTC热敏电阻器，负温度系数NTC热敏电阻器和临界温度系数CTR热敏电阻器[2]，其中，负温度系数热敏电阻应用最为广泛。由于NTC在实际应用中和教材习题中出现较多，笔者以NTC为例进行介绍。

图1 三种不同温度系数热敏电阻的电阻率随温度变化曲线

1.3 NTC电阻的特性

在实际的工业应用过程中，主要会用到两个参数指标：标准阻值和热敏材料常数。其中标准阻值为R25（Ω），它是指在25C°时，采用不超过0.1%测量功率所测得电阻值，也就是25C°时的电阻值。而热敏电阻的热敏材料常数B，是指两个温度下测得的零功率自然电阻值的自然对数之差，着两个温度倒数之差的比值，即：

B= （1）

在实验中，一般取25C°和50C°下的电阻，所以公式可以简化为：B=3854ln（R25-R50）。需要特别说明的是，热敏材料常数B是热敏电阻材料本身的一种特性。

由此，可得到其工业应用过程的阻温方程：

R（T）=Cρ0exp（ ）（2）

式中C为常数，ρ0为电阻率，B为热敏材料常数，T为绝对温度。

由（2）式可知，电阻随温度变化是非线性的，但是在教材中的电阻一般是线性的，这主要是由于中学物理学习过程中，学生受知识范围的限制，为简化计算和实验过程，近似的把温度与电阻值之间的关系看做线性关系。

1.4 热敏电阻器的应用

①消磁，例如：彩电的消磁、彩显监视器中的消磁。

②恒温设备，例如：驱蚊器、恒温箱、家用空调、电热取暖器、温床育苗、人工孵化、仓库存储等设备和地方。

③过流过热保护，例如：自动车床、电热烘箱、球磨机、电子镇流器（节能灯）、电子变压器、万用表。

④马达启动，例如：冰箱、空调的压缩机启动。

⑤物理量测量，例如：液位测量、风速测量、温度测量等。

2 光敏电阻器

2.1 光敏电阻的高考考点引出

2009年山东卷物理部分中，涉及到了光敏电阻的试题，其中题目中所叙述的光敏电阻的一些表述如下：“为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）。”

2.2 光敏电阻器的工作原理

光敏电阻是利用内光电效应（当光照在物体上时，使物体的电导率发生变化或产生光生电动势）工作的元器件。光敏电阻在光线作用下，光生电子-空穴对增加，电阻往往变小，光电流增大，这种效应被称为光导效应，所以，光敏电阻又称为光导管。

2.3 光敏电阻的基本结构及基本特性

如图2所示光敏电阻的剖面结构图，光敏电阻是在绝缘基底上涂一层对光敏感的半导体物质，两端有梳妆金属电极，在半导体上覆盖一层漆膜。

图2 光敏电阻的剖面结构图

一般经常用到的光敏电阻的特性主要有：暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流、光照特性、光谱特性、伏安特性等。

①暗电阻：光敏电阻在未受到光照时的阻值，此时流过的电流为暗电流。

②亮电阻：在受到光照时的电阻，此时的电流称为亮电流。

③光电流：亮电流与暗电流之差。

④描述光电流与光照强度之间的关系。如图3入射光通量与光电流的关系多数是非线性的，不宜做线性测量元件，一般用做开关式的光电转换器。

图3 光敏电阻的光照特性与光谱特性示意图

⑤光谱响应：如图3所示，光敏电阻灵敏度与入射波长有关，这主要是因为光波长与半导体掺杂的材料有关。

⑥伏安特性：所加电压越高，光电流越大，而且没有饱和的现象。在给定的电压下，光电流的数值将随光照增强而增大。

2.4 光敏电阻的分类及应用

根据光敏电阻的光谱特性可以分为以下三种光敏电阻器：

①紫外光敏电阻器：该类电阻器主要由硫化镉、硒化镉等材料制作而成，对紫外光反应灵敏，主要是用于探测紫外线。

②可见光光敏电阻器：主要是由镉的硒化物、硫化物、硅、锗等材料制成。对可见光区反应敏感，用作各种光电系统，例如：自动开关门户、自亮灯、自动给水装置、光电计数器、烟雾报警器等。

③红外光敏感电阻器：只要由硫化铅、碲化铅、硒化铅等材料制成。对红外光区反应灵敏。被广泛的应用于红外通信、导弹制导、非接触测量、人体病变探测、夜视镜等设备和领域。

3 电阻应变片

3.1 电阻应变片的高考考点引出

2007年高考广东卷物理部分中出现了压敏电阻，其描述为：“压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。”在科学研究中，压敏电阻指的是在一定电流范围内随电压改变而改变的电阻器，显然此处的“压敏电阻”实际上其描述的为力敏电阻，压敏电阻最广泛的应用就是电阻应变片。

3.2 电阻应变片的定义及基本结构

电阻应变片，它是利用材料的压阻效应（材料收到应力作用时，由于载流子迁移率不同，其电阻或电阻率发生变化）。一般电阻应变片的导电材料有金属和半导体两类材料，由此，可以把电阻应变片分为金属丝式电阻应变片和半导体式电阻应变片，金属丝式电阻应变片根据敏感栅极的结构不同又可以分为金属丝式电阻应变片和金属箔式电阻应变片两种。

图4 金属丝式电阻应变片和金属箔式电阻应变片结构图

如图4所示，最基本的电阻应变片都是在基底上制作一定长度栅状的电阻应变丝（箔），电阻应变丝（箔）的两端分别连接着引线，最后在上边盖上一层覆盖层。

3.3 电阻应变片的工作原理

由电阻的决定式

R=ρ （3）

经过推导可得：

=[（1+2μ）+C（1+2μ）]ε=K·ε（4）

式中R为应变片的电阻，ΔR为电阻变化量，μ为金属材料的泊松比，C为材料和加工方式来决定的常熟，ε轴向线应变，K为灵敏系数。从而由（4）可知应变片的形变可以通过电阻值的变化来反映。

3.4 电阻应变片的应用

①应变式力（荷重）传感器。主要用于测量压力、重力等力学量，例如：各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测、电子称等。

②应变式压力传感器。主要用来测量流动介质的动态或静态压力，例如：动力管道设备的进出口气体或液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管道的压力等。

③应变式加速度传感器。主要用于测量物体运动过程的加速度，例如：火箭发射加速度。

④应变式容器内液体重量或液位传感器。可测量容器内储存的溶液重量或液位，例如：飞机油位，储油罐液位等。

4 超导体

4.1 超导体的高考考点引出

2013年高考天津卷物理部分，第12题关于超导体描述的主要特征为：“超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。”

4.2 超导现象

1911年，荷兰的昂纳斯（Onnes）首次发现：当汞的温度降到4.2K以下时，其电阻消失，电流可以毫无损耗的通过。这是人类历史上第一次发现超导现象，即当某些物质在低于一定的磁场环境下，当温度降到一定温度下，物质内部分子热运动基本消失，电阻几乎降到零的现象，称为超导现象。

4.3 超导体的基本电磁学性质

（1）超导的完全导电性

当温度下降时，超导体的电阻在不断下降，但是到达某一温度时，电阻突然下降到零，这个温度称为超导转变温度，又称临界温度。如图5，给出了氧化钇钡铜（YBCO）超导薄膜的电阻随温度变化曲线，在93K时发生电阻突变，所以其临界温度为93K。

图5 YBCO超导薄膜的电阻随温度的变化曲线

（2）超导的完全抗磁性

当超导体发生从“正常态-超导态”，转变后，发现样品内部磁通被完全排除，样品外部的磁通则增加。先降温再加磁场结果不变。把以上超导体的性质成为超导体的完全抗磁性又称为“迈斯纳效应”。

当外界磁场强度增加到一定值的时候，超导体又回到正常态，出现了电阻，这个特定的磁场强值HC称为临界磁场。临界磁场与温度T、临界温度TC有关，其经验公式为：

HC=HC（0）[1-（ ）2]（5）

4.4 超导体的应用

①超导电机，电机将不会发热，将电能有效地转化为机械能。

②超导输电，输电线的损耗为极小，可以有效地增加传输效率。

③精密的超导仪器，如核磁共振仪、电子显微镜、回旋加速器等要求精密而强大的磁场，超导磁铁可以满足要求。

④超导磁悬浮列车，可以使列车浮在轨道上，实现阻力的最小化。

⑤超导量子计算机，可以使计算机的运算速度得到极大的提高，同时使能量消耗有效地减小。

⑥超导加速器，已经实现转，相比普通的加速器，使加速梯度更大，能量消耗更小。

结 论

随着时代的发展和传感器技术的应用，敏感电阻器作为传感器中的基本组成部分，也在越来越受到人们的重视。热敏电阻、光敏电阻、电阻应变片以及超导体其基本特性各不相同，但是作为基本的敏感电阻和新型无电阻材料，他们在工农业生产、航空航天、军事、科学研究等各个领域都具有广阔的应用前景，也持续受到高考命题者的关注。

参考文献：

[1]黄贤武，郑筱霞. 传感器原理与应用[M]. 电子科技大学出版社， 1999.

[2]席军，刘廷华. PTC 热敏电阻的开发应用现状[J]. 塑料， 2006，（4）：79.

[3]Park K. Fabrication and electrical properties of Mn–Ni–Co–Cu–Si oxides negative temperature coefficient thermistors[J]. Journal of the American Ceramic Society， 2005，（4）：862.

[4]李加升，卜燕萍，曾静. PTC 热敏电阻及其应用研究[J]. 湖南农机， 2007，（5）：13.

[5]朱盈权. PTC 热敏电阻的现状与发展趋势（续二）[J]. 电子元件与材料， 2002，（8）：22.

[6]沙占友， 王彦朋， 杜之涛. NTC 热敏电阻的线性化及其应用[J]. 自动化仪表，2004，（9）：28.

[7]欧阳春光， 阳猛. 热敏电阻 （NTC） 及其应用[J]. 家电科技， 2009，（3）：38.

[8]乔建良.智能光敏电阻检测装置研究与设计[D].南京：南京理工大学硕士学位论文， 2006.

[9]刘凤娟.ZnO基薄膜的生长及其紫外光敏电阻器的研制[D].北京：北京交通大学， 2012.

[10]钟鸣，王军.高考专题之光电门实验[J].物理教学探讨， 2014，（1）：50.

（栏目编辑 王柏庐）

⑥伏安特性：所加电压越高，光电流越大，而且没有饱和的现象。在给定的电压下，光电流的数值将随光照增强而增大。

2.4 光敏电阻的分类及应用

根据光敏电阻的光谱特性可以分为以下三种光敏电阻器：

①紫外光敏电阻器：该类电阻器主要由硫化镉、硒化镉等材料制作而成，对紫外光反应灵敏，主要是用于探测紫外线。

②可见光光敏电阻器：主要是由镉的硒化物、硫化物、硅、锗等材料制成。对可见光区反应敏感，用作各种光电系统，例如：自动开关门户、自亮灯、自动给水装置、光电计数器、烟雾报警器等。

③红外光敏感电阻器：只要由硫化铅、碲化铅、硒化铅等材料制成。对红外光区反应灵敏。被广泛的应用于红外通信、导弹制导、非接触测量、人体病变探测、夜视镜等设备和领域。

3 电阻应变片

3.1 电阻应变片的高考考点引出

2007年高考广东卷物理部分中出现了压敏电阻，其描述为：“压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。”在科学研究中，压敏电阻指的是在一定电流范围内随电压改变而改变的电阻器，显然此处的“压敏电阻”实际上其描述的为力敏电阻，压敏电阻最广泛的应用就是电阻应变片。

3.2 电阻应变片的定义及基本结构

电阻应变片，它是利用材料的压阻效应（材料收到应力作用时，由于载流子迁移率不同，其电阻或电阻率发生变化）。一般电阻应变片的导电材料有金属和半导体两类材料，由此，可以把电阻应变片分为金属丝式电阻应变片和半导体式电阻应变片，金属丝式电阻应变片根据敏感栅极的结构不同又可以分为金属丝式电阻应变片和金属箔式电阻应变片两种。

图4 金属丝式电阻应变片和金属箔式电阻应变片结构图

如图4所示，最基本的电阻应变片都是在基底上制作一定长度栅状的电阻应变丝（箔），电阻应变丝（箔）的两端分别连接着引线，最后在上边盖上一层覆盖层。

3.3 电阻应变片的工作原理

由电阻的决定式

R=ρ （3）

经过推导可得：

=[（1+2μ）+C（1+2μ）]ε=K·ε（4）

式中R为应变片的电阻，ΔR为电阻变化量，μ为金属材料的泊松比，C为材料和加工方式来决定的常熟，ε轴向线应变，K为灵敏系数。从而由（4）可知应变片的形变可以通过电阻值的变化来反映。

3.4 电阻应变片的应用

①应变式力（荷重）传感器。主要用于测量压力、重力等力学量，例如：各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测、电子称等。

②应变式压力传感器。主要用来测量流动介质的动态或静态压力，例如：动力管道设备的进出口气体或液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管道的压力等。

③应变式加速度传感器。主要用于测量物体运动过程的加速度，例如：火箭发射加速度。

④应变式容器内液体重量或液位传感器。可测量容器内储存的溶液重量或液位，例如：飞机油位，储油罐液位等。

4 超导体

4.1 超导体的高考考点引出

2013年高考天津卷物理部分，第12题关于超导体描述的主要特征为：“超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。”

4.2 超导现象

1911年，荷兰的昂纳斯（Onnes）首次发现：当汞的温度降到4.2K以下时，其电阻消失，电流可以毫无损耗的通过。这是人类历史上第一次发现超导现象，即当某些物质在低于一定的磁场环境下，当温度降到一定温度下，物质内部分子热运动基本消失，电阻几乎降到零的现象，称为超导现象。

4.3 超导体的基本电磁学性质

（1）超导的完全导电性

当温度下降时，超导体的电阻在不断下降，但是到达某一温度时，电阻突然下降到零，这个温度称为超导转变温度，又称临界温度。如图5，给出了氧化钇钡铜（YBCO）超导薄膜的电阻随温度变化曲线，在93K时发生电阻突变，所以其临界温度为93K。

图5 YBCO超导薄膜的电阻随温度的变化曲线

（2）超导的完全抗磁性

当超导体发生从“正常态-超导态”，转变后，发现样品内部磁通被完全排除，样品外部的磁通则增加。先降温再加磁场结果不变。把以上超导体的性质成为超导体的完全抗磁性又称为“迈斯纳效应”。

当外界磁场强度增加到一定值的时候，超导体又回到正常态，出现了电阻，这个特定的磁场强值HC称为临界磁场。临界磁场与温度T、临界温度TC有关，其经验公式为：

HC=HC（0）[1-（ ）2]（5）

4.4 超导体的应用

①超导电机，电机将不会发热，将电能有效地转化为机械能。

②超导输电，输电线的损耗为极小，可以有效地增加传输效率。

③精密的超导仪器，如核磁共振仪、电子显微镜、回旋加速器等要求精密而强大的磁场，超导磁铁可以满足要求。

④超导磁悬浮列车，可以使列车浮在轨道上，实现阻力的最小化。

⑤超导量子计算机，可以使计算机的运算速度得到极大的提高，同时使能量消耗有效地减小。

⑥超导加速器，已经实现转，相比普通的加速器，使加速梯度更大，能量消耗更小。

结 论

随着时代的发展和传感器技术的应用，敏感电阻器作为传感器中的基本组成部分，也在越来越受到人们的重视。热敏电阻、光敏电阻、电阻应变片以及超导体其基本特性各不相同，但是作为基本的敏感电阻和新型无电阻材料，他们在工农业生产、航空航天、军事、科学研究等各个领域都具有广阔的应用前景，也持续受到高考命题者的关注。

参考文献：

[1]黄贤武，郑筱霞. 传感器原理与应用[M]. 电子科技大学出版社， 1999.

[2]席军，刘廷华. PTC 热敏电阻的开发应用现状[J]. 塑料， 2006，（4）：79.

[3]Park K. Fabrication and electrical properties of Mn–Ni–Co–Cu–Si oxides negative temperature coefficient thermistors[J]. Journal of the American Ceramic Society， 2005，（4）：862.

[4]李加升，卜燕萍，曾静. PTC 热敏电阻及其应用研究[J]. 湖南农机， 2007，（5）：13.

[5]朱盈权. PTC 热敏电阻的现状与发展趋势（续二）[J]. 电子元件与材料， 2002，（8）：22.

[6]沙占友， 王彦朋， 杜之涛. NTC 热敏电阻的线性化及其应用[J]. 自动化仪表，2004，（9）：28.

[7]欧阳春光， 阳猛. 热敏电阻 （NTC） 及其应用[J]. 家电科技， 2009，（3）：38.

[8]乔建良.智能光敏电阻检测装置研究与设计[D].南京：南京理工大学硕士学位论文， 2006.

[9]刘凤娟.ZnO基薄膜的生长及其紫外光敏电阻器的研制[D].北京：北京交通大学， 2012.

[10]钟鸣，王军.高考专题之光电门实验[J].物理教学探讨， 2014，（1）：50.

（栏目编辑 王柏庐）

⑥伏安特性：所加电压越高，光电流越大，而且没有饱和的现象。在给定的电压下，光电流的数值将随光照增强而增大。

2.4 光敏电阻的分类及应用

根据光敏电阻的光谱特性可以分为以下三种光敏电阻器：

①紫外光敏电阻器：该类电阻器主要由硫化镉、硒化镉等材料制作而成，对紫外光反应灵敏，主要是用于探测紫外线。

②可见光光敏电阻器：主要是由镉的硒化物、硫化物、硅、锗等材料制成。对可见光区反应敏感，用作各种光电系统，例如：自动开关门户、自亮灯、自动给水装置、光电计数器、烟雾报警器等。

③红外光敏感电阻器：只要由硫化铅、碲化铅、硒化铅等材料制成。对红外光区反应灵敏。被广泛的应用于红外通信、导弹制导、非接触测量、人体病变探测、夜视镜等设备和领域。

3 电阻应变片

3.1 电阻应变片的高考考点引出

2007年高考广东卷物理部分中出现了压敏电阻，其描述为：“压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。”在科学研究中，压敏电阻指的是在一定电流范围内随电压改变而改变的电阻器，显然此处的“压敏电阻”实际上其描述的为力敏电阻，压敏电阻最广泛的应用就是电阻应变片。

3.2 电阻应变片的定义及基本结构

电阻应变片，它是利用材料的压阻效应（材料收到应力作用时，由于载流子迁移率不同，其电阻或电阻率发生变化）。一般电阻应变片的导电材料有金属和半导体两类材料，由此，可以把电阻应变片分为金属丝式电阻应变片和半导体式电阻应变片，金属丝式电阻应变片根据敏感栅极的结构不同又可以分为金属丝式电阻应变片和金属箔式电阻应变片两种。

图4 金属丝式电阻应变片和金属箔式电阻应变片结构图

如图4所示，最基本的电阻应变片都是在基底上制作一定长度栅状的电阻应变丝（箔），电阻应变丝（箔）的两端分别连接着引线，最后在上边盖上一层覆盖层。

3.3 电阻应变片的工作原理

由电阻的决定式

R=ρ （3）

经过推导可得：

=[（1+2μ）+C（1+2μ）]ε=K·ε（4）

式中R为应变片的电阻，ΔR为电阻变化量，μ为金属材料的泊松比，C为材料和加工方式来决定的常熟，ε轴向线应变，K为灵敏系数。从而由（4）可知应变片的形变可以通过电阻值的变化来反映。

3.4 电阻应变片的应用

①应变式力（荷重）传感器。主要用于测量压力、重力等力学量，例如：各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测、电子称等。

②应变式压力传感器。主要用来测量流动介质的动态或静态压力，例如：动力管道设备的进出口气体或液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管道的压力等。

③应变式加速度传感器。主要用于测量物体运动过程的加速度，例如：火箭发射加速度。

④应变式容器内液体重量或液位传感器。可测量容器内储存的溶液重量或液位，例如：飞机油位，储油罐液位等。

4 超导体

4.1 超导体的高考考点引出

2013年高考天津卷物理部分，第12题关于超导体描述的主要特征为：“超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。”

4.2 超导现象

1911年，荷兰的昂纳斯（Onnes）首次发现：当汞的温度降到4.2K以下时，其电阻消失，电流可以毫无损耗的通过。这是人类历史上第一次发现超导现象，即当某些物质在低于一定的磁场环境下，当温度降到一定温度下，物质内部分子热运动基本消失，电阻几乎降到零的现象，称为超导现象。

4.3 超导体的基本电磁学性质

（1）超导的完全导电性

当温度下降时，超导体的电阻在不断下降，但是到达某一温度时，电阻突然下降到零，这个温度称为超导转变温度，又称临界温度。如图5，给出了氧化钇钡铜（YBCO）超导薄膜的电阻随温度变化曲线，在93K时发生电阻突变，所以其临界温度为93K。

图5 YBCO超导薄膜的电阻随温度的变化曲线

（2）超导的完全抗磁性

当超导体发生从“正常态-超导态”，转变后，发现样品内部磁通被完全排除，样品外部的磁通则增加。先降温再加磁场结果不变。把以上超导体的性质成为超导体的完全抗磁性又称为“迈斯纳效应”。

当外界磁场强度增加到一定值的时候，超导体又回到正常态，出现了电阻，这个特定的磁场强值HC称为临界磁场。临界磁场与温度T、临界温度TC有关，其经验公式为：

HC=HC（0）[1-（ ）2]（5）

4.4 超导体的应用

①超导电机，电机将不会发热，将电能有效地转化为机械能。

②超导输电，输电线的损耗为极小，可以有效地增加传输效率。

③精密的超导仪器，如核磁共振仪、电子显微镜、回旋加速器等要求精密而强大的磁场，超导磁铁可以满足要求。

④超导磁悬浮列车，可以使列车浮在轨道上，实现阻力的最小化。

⑤超导量子计算机，可以使计算机的运算速度得到极大的提高，同时使能量消耗有效地减小。

⑥超导加速器，已经实现转，相比普通的加速器，使加速梯度更大，能量消耗更小。

结 论

随着时代的发展和传感器技术的应用，敏感电阻器作为传感器中的基本组成部分，也在越来越受到人们的重视。热敏电阻、光敏电阻、电阻应变片以及超导体其基本特性各不相同，但是作为基本的敏感电阻和新型无电阻材料，他们在工农业生产、航空航天、军事、科学研究等各个领域都具有广阔的应用前景，也持续受到高考命题者的关注。

参考文献：

[1]黄贤武，郑筱霞. 传感器原理与应用[M]. 电子科技大学出版社， 1999.

[2]席军，刘廷华. PTC 热敏电阻的开发应用现状[J]. 塑料， 2006，（4）：79.

[3]Park K. Fabrication and electrical properties of Mn–Ni–Co–Cu–Si oxides negative temperature coefficient thermistors[J]. Journal of the American Ceramic Society， 2005，（4）：862.

[4]李加升，卜燕萍，曾静. PTC 热敏电阻及其应用研究[J]. 湖南农机， 2007，（5）：13.

[5]朱盈权. PTC 热敏电阻的现状与发展趋势（续二）[J]. 电子元件与材料， 2002，（8）：22.

[6]沙占友， 王彦朋， 杜之涛. NTC 热敏电阻的线性化及其应用[J]. 自动化仪表，2004，（9）：28.

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（栏目编辑 王柏庐）