Question

14．熱敏電阻廣泛應(yīng)用于控制電路中，其阻值會(huì)隨環(huán)境溫度的改變而改變．圖甲中，電源電壓U=6V，是小量程電流表（通常稱之電流計(jì)），其允許通過的最大電流為0.02A，可變電阻器R標(biāo)有“200Ω  0.3A”字樣，R_t為熱敏電阻，其阻值隨環(huán)境溫度變化關(guān)系如圖乙所示．環(huán)境溫度為10℃時(shí)，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)可變電阻R，直至電流計(jì)的示數(shù)為0.01A，不再調(diào)節(jié)可變電阻．求：

（1）電路中電流為0.01A，R_t兩端的電壓．
（2）這個(gè)電路可以正常工作的最高環(huán)境溫度．

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知隨著溫度的升高，熱敏電阻R_t逐漸減小，當(dāng)環(huán)境溫度為10℃，R_t=500Ω，電路中電流為0.01A，利用歐姆定律的倒出公式U=IR可求出R_t兩端的電壓．
（2）先計(jì)算滑動(dòng)變阻器連入的阻值，小量程電流表A允許通過的電流最大時(shí)，電路中的電阻最小，隨著溫度的升高熱敏電阻R_t逐漸減小，由此計(jì)算熱敏電阻能連入的最小阻值，此時(shí)熱敏電阻正常工作的環(huán)境溫度達(dá)到最高值．

解答 解：
（1）環(huán)境溫度為10℃時(shí)，由圖乙可知熱敏電阻R_t=500Ω，I=0.01A，由歐姆定律可得：
U_t=IR_t=0.01A×500Ω=5V．
（2）環(huán)境溫度為10℃時(shí)，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)可變電阻R，直至電流計(jì)的示數(shù)為0.01A，
此時(shí)電路的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.01A}$=600Ω，
此時(shí)變阻器連入阻值：
R_滑=R_總-R_t=600Ω-500Ω=100Ω，
由題知，當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)為0.01A，不再調(diào)節(jié)可變電阻，
電流表允許通過的最大電流I_大=0.02A，電源電壓U=6V，電路中的最大電阻為：
R_總小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{6V}{0.02A}$=300Ω，
熱敏電阻的最小阻值R_最小=R_總小-R_滑=300Ω-200Ω=100Ω，
熱敏電阻的阻值為100Ω時(shí)，由圖乙可知其工作的最高環(huán)境溫度50℃．
答：（1）環(huán)境溫度為10℃、電路中電流為0.01A時(shí)R_t兩端的電壓為5V．
（2）這個(gè)電路可以正常工作的最高環(huán)境溫度為50℃．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道關(guān)于圖象分析和利用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算的綜合題，能否根據(jù)圖象分析熱敏電阻的變化趨勢(shì)和正確判斷變阻器所處狀態(tài)跟正常工作的最高環(huán)境溫度之間的關(guān)系是本題的解題關(guān)鍵所在．