Question

4．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)體材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系圖象．根據(jù)這種半導(dǎo)體材料電阻的特性，小明和他的同學(xué)設(shè)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(dǎo)體電阻、電源、電流表（0-0.6A）、開關(guān)、定值電阻R₀（10Ω）、導(dǎo)線若干．

（1）定值電阻R₀的作用是什么？保護電路．
（2）當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓．
（3）電流表的讀數(shù)為0.4A時，求當時環(huán)境溫度和半導(dǎo)體電阻的電功率分別是多少．

Answer 1

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(jù)環(huán)境溫度，找出R的大小．依據(jù)歐姆定律，計算電路中總電阻的大小，求出電源電壓．
（3）依據(jù)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(huán)境溫度和求出電阻的功率．

解答 解：
（1）由電路圖R和R₀串聯(lián)，由圖甲知，R電阻隨溫度升高而減小，所以定值電阻R₀的作用可以防止由于電路中電阻過小，電流過大而燒壞電流表的作用，即起到保護電路作用；
（2）由圖甲知，當t=20℃時，半導(dǎo)體電阻R=50Ω，
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得電源電壓：
U=IR+IR₀=0.2A×50Ω+0.2A×10Ω=12V；
（3）當電流表的讀數(shù)為0.4A時，定值電阻R₀的電壓為：
U₀=IR₀=0.4A×10Ω=4V，
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓關(guān)系得：
R=$\frac{U-{U}_{0}}{I}$=$\frac{12V-4V}{0.4A}$=20Ω，
從圖象知環(huán)境溫度是40℃；
根據(jù)電功率公式得半導(dǎo)體電阻的電功率：
P=I²R=（0.4A）²×20Ω=3.2W
答：（1）保護電路；
（2）電源的電壓為12V；
（3）當時環(huán)境溫度是40℃，半導(dǎo)體電阻的電功率是3.2W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，分析圖象從中獲取有用信息是解題的關(guān)鍵．