Question

半導體材判的導電能力介于導體和絕緣體之間．其電阻受溫度影響較大．下圖甲是某種半導體材料的電阻隨溫度變化的關系圖象．根據這種半導體材料電阻的特性，小星和他的同學設計了一個電路（如圖乙），可以測定某一空間的溫度．使用的器材如下：半導體電阻、電源、電流表（0～0.6A）．開關，定值電阻R．（阻值為10Ω）、導線若干．
（1）定值電阻R_o的作用是什么？
（2）當環境溫度為20℃時．電流表的讀數為0.2A，求電源的電壓．
（3）電流表的讀數為0.4A時，當時環境溫度是多少？半導體電阻的電功率是多少？

Answer 1

分析：（1）串聯電阻具有保護電路的作用，防止電路電流過大燒壞元件；
（2）根據環境溫度，由甲所示圖象求出半導體電阻的阻值，根據串聯電路特點得到電路總電阻；已知電路總電阻和通過的電流，利用U=IR得到電源電壓；
（3）依據電路電流大小，求出電阻R₀的電壓，由串聯電路特點求出R的電壓，由歐姆定律求出R的阻值，最后由圖象求出電阻R所對應的環境溫度；由功率公式求出半導體電阻的電功率．

解答：解：（1）定值電阻在電路中能夠起到保護電路的作用，防止電路電流過大；
（2）由圖甲所示圖象可知，當t=20℃時，R=50Ω，
電阻R與R₀串聯，電路總電阻為R_總=R₀+R=10Ω+50Ω=60Ω，
∵I=

U

R

，
∴電源電壓為U=IR_總=0.2A×60Ω=12V；
（2）∵I=

U

R

，I=0.4A，
∴定值電阻R₀的電壓U₀=IR₀=0.4A×10Ω=4V，
半導體電阻R的電壓U_R=U-U₀=12V-4V=8V，
∵I=

U

R

，
∴半導體電阻阻值：
R=

U

I

=

8V

0.4A

=20Ω，
由圖甲所示圖象可知，半導體電阻R=20Ω時，溫度t=40℃；
半導體電阻的功率：
P_R=U_RI=8V×0.4A=3.2W．
答：（1）定值電阻R_o的作用是防止電路電流過大，保護電路．
（2）當環境溫度為20℃時．電流表的讀數為0.2A，電源的電壓為12V．
（3）電流表的讀數為0.4A時，當時環境溫度是40℃；半導體電阻的電功率3.2W．

點評：本題考查了串聯電路的特點、利用歐姆定律和電功率的公式進行分析和計算，培養了學生分析圖象的能力，看懂圖象和電路圖后才能準確作答．