Question

半導體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，如圖甲所示是某種半導體材料的電阻隨溫度變化的關系圖象．根據(jù)這種半導體材料電阻的特性，某物理興趣小組的同學設計了如圖乙所示的電路，用來測量某一環(huán)境的溫度，已知定值電阻R=10Ω，電源電壓保持不變．

（1）當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的示數(shù)為0.2A，電源電壓是多少？
（2）電流表的示數(shù)為0.4A時，當時的環(huán)境溫度是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖象得出20℃時半導體的電阻值R，然后根據(jù)串聯(lián)電路的特點、歐姆定律求出電源電壓．
（2）由歐姆定律求出電流為0.4A是定值電阻電壓，由串聯(lián)電路的特點求出此時半導體電阻兩端的電壓，由歐姆定律求出半導體電阻的阻值，最后根據(jù)半導體電阻值由圖象求出環(huán)境溫度．
解答：解：（1）當t=20℃時，由圖象知半導體的電阻R=50Ω，電路電流I=0.2A，
U₁=IR=0.2A×50Ω=10V，U₂=IR=0.2A×10Ω=2V，電源電壓U=U₁+U₂=10V+2V=12V．
（2）當I'=0.4A時，定值電阻電壓U'₁=I'R=0.4A×10Ω=4V，此時半導體電壓U'₁=U-U'₂=12-4V=8V，此時半導體電阻R'===20Ω，當半導體電阻阻值是20Ω時，由圖象知環(huán)境溫度是40℃．
答：（1）電源電壓是12V．（2）電流表的示數(shù)為0.4A時，當時的環(huán)境溫度是40℃．
點評：本題考查了學生的識圖能力與歐姆定律的應用；根據(jù)圖象獲取某溫度下的電阻值是解題的前提與關鍵．