Question

19．半導體材料的導電能力介于導體和絕緣體之間，其電阻隨溫度的升高而減小，且受溫度影響較大，如圖甲所示，是某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特性，某同學設計了一個電路，如圖乙所示，可以測定某一空間的溫度，已知定值電阻R₀阻值為40Ω．

（1）當環境溫度為20℃時，電流表的讀數為0.2A，求電源的電壓．
（2）電流表的讀數為0.3A時，求此時該空間的溫度．

Answer 1

分析 由乙電路圖可知，R與R₀串聯，電流表測電路中的電流．
（1）由圖甲可知，當環境溫度為20℃時R的阻值，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）根據歐姆定律求出電流表的讀數為0.3A時電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出半導體的電阻，由圖甲可知對應的溫度即為此時該空間的溫度．

解答 解：由乙電路圖可知，R與R₀串聯，電流表測電路中的電流．
（1）由圖甲可知，當環境溫度為20℃時，R=50Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I（R+R₀）=0.2A×（50Ω+40Ω）=18V；
（2）電流表的讀數為0.3A時，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$=$\frac{18V}{0.3A}$=60Ω，
則半導體的電阻：
R′=R_總-R₀=60Ω-40Ω=20Ω，
由圖乙可知，對應的溫度為40℃，即此時該空間的溫度為40℃．
答：（1）電源的電壓為18V；
（2）電流表的讀數為0.3A時，該空間的溫度為40℃．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用，從圖象中獲取有用的信息是關鍵．