Question

18．熱敏電阻是電阻值對溫度極為敏感的一種電阻，熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)電阻器（NTC），正溫度系數(shù)電阻器（PTC）在溫度升高時電阻值變大，負(fù)溫度系數(shù)電阻器（NTC）在溫度升高時電阻值變小，熱敏電阻的這種特性，常常應(yīng)用在控制電路中．

（1）某實驗小組測出熱敏電阻R₁的I-U圖象如圖乙曲線Ⅱ所示，請分析說明該熱敏電阻是PTC熱敏電阻（填“PTC”或“NTC”）．
（2）該小組選用下列器材探究通過熱敏電阻R₁（常溫下阻值約為10Ω）的電流隨其兩端電壓變化的特點．
A．電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω
B．電流表A₂（量程100mA，內(nèi)阻約1Ω）
C．電壓表V₁（量程3.0V，內(nèi)阻約3kΩ）
D．電壓表V₂（量程15.0V，內(nèi)阻約10kΩ）
E．滑動變阻器R（最大阻值為10Ω）
F．滑動變阻器R′（最大阻值為1000Ω）
G．電源E（電動勢15V，內(nèi)阻忽略），電鍵、導(dǎo)線若干．
實驗中改變滑動變阻器滑片的位置，使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，請在所提供的器材中選擇必需的器材，則電流表應(yīng)選A；電壓表選D； 滑動變阻器選E．（只需填寫器材前面的字母即可）
（3）請在所提供的器材中選擇必需的器材，在圖甲虛線框內(nèi)畫出該小組設(shè)計的電路圖．
（4）若將該熱敏電阻接在電動勢為10.0V，內(nèi)阻為25Ω的電源兩端，則熱敏電阻實際消耗的電功率為1.0W．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 由圖象根據(jù)歐姆定律判斷元件電阻隨電壓（溫度）如何變化，然后確定元件類型．
根據(jù)電源電動勢選擇電壓表，根據(jù)電路電流選擇電流表，在保證安全的前提下，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器采用分壓接法，根據(jù)電阻與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表的接法，作出實驗電路圖．
本題的難點是求熱敏電阻的實際功率，方法是在電阻的I-U圖象中作出表示電源的I-U圖象，通過兩圖線的交點讀出電流和電壓的值，再根據(jù)P=UI來求功率．

解答 解：（1）測出熱敏電阻R₁的U一I圖線如圖乙曲線Ⅱ所示，由圖線可知，隨電壓增大，通過元件的電流增大，
它的實際功率P=UI增大，溫度升高，根據(jù)圖線由歐姆定律得，隨溫度升高（電壓變大）元件的電阻變大，則該熱敏電阻是PTC熱敏電阻．
（2）由于實驗要求電壓從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器E以方便調(diào)節(jié)；
根據(jù)電源電動勢為15V可知電壓表應(yīng)選D；
電壓表的最小電壓應(yīng)為量程的$\frac{1}{3}$即5V，常溫下熱敏電阻的電阻為10Ω，所以通過熱敏電阻的最小電流應(yīng)為I_min=0.5A，
所以電流表應(yīng)選A．
（3）由于熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，又變阻器采用分壓式接法，電路圖如圖所示：

（4）若將該熱敏電阻接在電動勢為10.0V，內(nèi)阻為25Ω的電源兩端，
根據(jù)閉合電路歐姆定律得U=10-25I，
在熱敏電阻的I-U圖象中作出表示電源的I-U圖象，如圖所示，

讀出兩圖線的交點坐標(biāo)分別為I=0.2A，U=5V，所以該熱敏電阻消耗的電功率為P=UI=0.2×5=1.0W．
故答案為：（1）PTC；（2）A，D，E；（3）如圖所示；（4）1.0

點評 應(yīng)明確：①當(dāng)實驗要求電壓從零調(diào)時，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，變阻器的阻值越小越方便調(diào)節(jié)；②當(dāng)待測電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應(yīng)用外接法；③根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，U-I圖象中，圖線上的點與原點連線的斜率等于電阻阻值．