Question

半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)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(dǎo)體材料的電阻R₁隨溫度變化的關(guān)系圖象．根據(jù)這種半導(dǎo)體材料電阻R₁的特性，小明和他的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個電路（如圖乙），可以測定某一空間的溫度，定值電阻R₂=10Ω．
（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時，如圖18-甲半導(dǎo)體電阻為50Ω，電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓．
（2）電流表的讀數(shù)為0.4A時，求當(dāng)時環(huán)境溫度；這時半導(dǎo)體電阻消耗的實(shí)際電功率是多少？

Answer 1

分析：（1）由乙圖可知R₁和R₂串聯(lián)，電流表測量的是整個電路中的電流，根據(jù)環(huán)境溫度，從甲圖中找出半導(dǎo)體材料電阻R₁的大小，知道定值電阻R₂的阻值，利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)計(jì)算出電路中的總電阻，又知道電路中的電流，可利用公式U=IR計(jì)算電源電壓．
（2）知道電源電壓和電路中的電流，可利用公式R=

U

I

計(jì)算出電路中的總電阻，又知道定值電阻R₂的阻值，利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)計(jì)算出此時半導(dǎo)體材料電阻R₁的大小，然后從甲圖找出環(huán)境溫度，最后利用公式P=I²R計(jì)算出半導(dǎo)體電阻消耗的實(shí)際電功率．

解答：解：
（1）由乙圖可知R₁和R₂串聯(lián)，當(dāng)t=20℃時，半導(dǎo)體電阻R₁=50Ω，
而定值電阻R₂=10Ω，
∴電路中的總電阻為：R=R₁+R₂=50Ω+10Ω=60Ω，
而電路中的電流為I=0.2A，
∴電源電壓為：U=IR=0.2A×60Ω=12V．
（2）此時電路中的電流為：I′=0.4A，
則此時電路中的總電阻為：R_總=

U

I′

=

12V

0.4A

=30Ω，
而定值電阻R₂=10Ω，
∴此時半導(dǎo)體材料的電阻為：R₁′=R_總-R₂=30Ω-10Ω=20Ω，
從甲圖可知，當(dāng)半導(dǎo)體電阻R₁=20Ω時，環(huán)境溫度為40℃，
故半導(dǎo)體電阻消耗的實(shí)際電功率為：P₁=I′²R₁′=（0.4A）²×20Ω=3.2W．
答：（1）電源電壓為12V．
（2）這時半導(dǎo)體電阻消耗的實(shí)際電功率是3.2W．

點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路電流和電阻的特點(diǎn)，以及可以利用歐姆定律和電功率的公式進(jìn)行分析和計(jì)算，同時培養(yǎng)了學(xué)生分析圖象的能力，要看懂圖象和電路圖后才能準(zhǔn)確作答．