Question

半導體材料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．如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，小明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（10Ω）、導線若干．
（1）定值電阻R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，求當時環境溫度和半導體電阻的電功率分別是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）由甲圖可得，R的大小和溫度成反比，所以在電路中需要添加保護電阻，來確保電流表不會被燒毀．
（2）根據環境溫度，找出R的大小．依據歐姆定律，計算電路中總電阻的大小，求出電源電壓．
（3）依據電源電壓和電流大小，求出電路中的總電阻，計算出R的大小，然后找出環境溫度和求出電阻的功率．
解答：解：（1）定值電阻R的作用是保護電路．
（2）由電路圖R和R串聯，當t=20℃時，半導體電阻R=50Ω
根據歐姆定律和串聯電路電壓的關系得：U=IR+IR=0.2A×50Ω+0.2A×10Ω=12V．
答：電源電壓為12V．
（3）當電流為0.4A時，定值電阻R的電壓為：
U=IR=0.4A×10Ω=4V
根據歐姆定律和串聯電路電壓關系得：
R===20Ω
根據甲圖象可知，環境溫度是40℃
根據電功率公式得：P=I²R=（0.4A）²×20Ω=3.2W
答：當時環境溫度為40℃，電功率為3.2W．
點評：本題難度大，考查歐姆定律、電功率公式和分析圖象的能力，要看懂圖象和電路圖后才能準確作答．