Question

現有一個電阻元件Z，可能是由金屬材料制成的，它的電阻隨溫度的升高而增大，也可能是由某種半導體材料制成的，其電阻隨溫度的升高而減小．現用圖示電路對其進行測試，其中R為定值電阻，電源電壓可調，實驗中從0開始逐漸增大電源電壓，測得通過Z的電流與加在它兩端的電壓數據如下表所示：

U/V	0.0	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.000	0.050	0.100	0.150	0.180	0.195	0.200	0.205

 
利用這些數據繪出Z的I－U曲線如圖所示．請根據表中數據和圖線解決下列問題：

（1）Z是由   (金屬/半導體) 材料制成的．當Z兩端電壓為1.5V時，Z消耗的電功率 W；
（2）當電源電壓為U=3.5V時，電流表的讀數為0.20A，求定值電阻R的阻值；
（3）在z的I－U坐標圖中作出電阻R的曲線圖，并根據電阻元件Z和定值電阻R的圖像分析，當電源電壓調到某一適當值時，元件Z與定值電阻R消耗的電功率相等，求此時電源電壓．

Answer 1

（1）金屬  0.27W           （1分）+（1分）
（2）已知電流表的讀數為0.200A，從表格 (或圖像)查得Z兩端電壓U_Z=2.5V。
則U_R=U-U_Z="3." 5V-2.5V=1.0V。                                           （1分）
由歐姆定律得     
R=U_R/I=1.0V/0.20A=5Ω                                （1分）
（3）如圖，作出R的電流隨電壓變化的的I-U圖像。（1分）

R與Z串聯，I_Z=I_R  依題意P_R=P_Z 又P=IU， 由上述三式得U_R=U_Z   
由圖像可知，滿足條件的工作點應是圖中兩圖像的交點，
即：I_Z=I_R=0.1A，U_R=U_Z=0.5V 電源電壓U= U_R+U_Z=1.0V                （1分）

解析