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有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)操作心得體會(huì)及感悟一

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。

ⅱ、正電阻溫度系數(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?。這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。

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【實(shí)驗(yàn)裝置】

fqj-ⅱ型教學(xué)用非平衡直流電橋，fqj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，通過式(1-6)運(yùn)算可得△r，從而求的 =r4+△r。

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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 。

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通過實(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。

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在實(shí)驗(yàn)過程中，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，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。

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通過實(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。

參考文獻(xiàn)：

有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)操作心得體會(huì)及感悟二

總體看，我們認(rèn)真執(zhí)行學(xué)校教育教學(xué)工作計(jì)劃，把新課程標(biāo)準(zhǔn)的新思想、新理念和物理課堂教學(xué)的新思路、新設(shè)想結(jié)合起來，轉(zhuǎn)變思想，積極探索，改革教學(xué)，讓每一節(jié)課都計(jì)劃周密，讓每一分鐘都設(shè)計(jì)合理，做到一切狀況盡在預(yù)料當(dāng)中。

一、學(xué)期初，認(rèn)真制定教學(xué)計(jì)劃

在新學(xué)期的第一周，我們都會(huì)制定詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)任務(wù)，我們把教學(xué)任務(wù)落實(shí)到每節(jié)課上。在以后的教學(xué)過程中，我們也彼此監(jiān)督彼此提醒，落實(shí)教學(xué)任務(wù)。使教學(xué)有目的有計(jì)劃地進(jìn)行。

我們每周開課，每周所有物理老師參加聽課評(píng)課?；ハ鄬W(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，坦誠相對(duì)，團(tuán)結(jié)協(xié)作。我們實(shí)行了大約兩三年了，彼此覺得挺有收獲的，所以在繼續(xù)進(jìn)行。

二、改變教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法，嘗試教學(xué)改革

該學(xué)期嘗試了“學(xué)案導(dǎo)學(xué)，小組合作，以學(xué)定教”的教學(xué)模式。主要以講學(xué)稿為載體指導(dǎo)學(xué)生課前自學(xué)，嘗試小組合作探究，教師以學(xué)定教。教學(xué)實(shí)踐表明，此教學(xué)模式較常規(guī)教學(xué)更易增強(qiáng)學(xué)生的自主自學(xué)能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和主體性。

在中考復(fù)習(xí)的時(shí)候，學(xué)習(xí)新區(qū)一中的滾動(dòng)復(fù)習(xí)方式，每周進(jìn)行一次綜合練習(xí)。實(shí)踐證明在第一輪復(fù)習(xí)時(shí)，這個(gè)復(fù)習(xí)方法有實(shí)效，在第二輪復(fù)習(xí)時(shí)，進(jìn)步不大，效果不明顯。

三、存在的問題

1、第二輪復(fù)習(xí)沒有有效地模式。我們延續(xù)一?？荚囍暗哪Ｊ?，感覺學(xué)生的狀態(tài)，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和預(yù)期的有一段距離。

2、教學(xué)過程中缺少激勵(lì)學(xué)生的評(píng)價(jià)機(jī)制，我們找不到較好的方法來激勵(lì)學(xué)生。