Question

15．半導(dǎo)體材判的導(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，小星和他的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)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（電壓始終保持不變）、電流表、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(hù)電路．
（2）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的讀數(shù)如圖丙所示，求電源的電壓．
（3）在電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，半導(dǎo)體電阻的阻值為多大？當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是多少？

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(hù)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�。�依據(jù)歐姆定律，計(jì)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(jì)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）定值電阻R₀的作用是保護(hù)電路．
（2）由電路圖R和R₀串聯(lián)，當(dāng)t=20℃時(shí)，半導(dǎo)體電阻R=50Ω，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的關(guān)系得：U=IR+IR₀=0.2A×50Ω+0.2A×10Ω=12V．
（3）當(dāng)電流為0.4A時(shí)，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，
根據(jù)甲圖象可知，環(huán)境溫度是40℃，根據(jù)電功率公式得：P=I²R=（0.4A）²×20Ω=3.2W，
答：（1）保護(hù)電路；（2）電源電壓為12V；（3）當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度為40℃，半導(dǎo)體電阻的阻值為20Ω；電功率為3.2W．

點(diǎn)評 本題難度大，考查歐姆定律、電功率公式和分析圖象的能力，要看懂圖象和電路圖后才能準(zhǔn)確作答．