Question

熱敏電阻可用來(lái)探測(cè)溫度，如圖甲所示的電路，可以通過(guò)電流表的示數(shù)或電壓表的示數(shù)來(lái)表示溫度．已知該電路中電源電壓是12V，定值電阻R的阻值是200Ω．熱敏電阻R的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示．求：
（1）當(dāng)溫度降低時(shí)，電流表的示數(shù)如何變化？
（2）當(dāng)溫度為40℃時(shí)，電壓表的示數(shù)是多大？
（3）已知電流表的量程是0～30mA，電壓表的量程是0～8V，則此電路能夠測(cè)量的最高溫度是多大？此時(shí)熱敏電阻R消耗的電功率是多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）從甲圖可知，熱敏電阻與定值電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)量的是定值電阻兩端的電壓，電流表測(cè)量的是整個(gè)電路中的電流．根據(jù)圖象乙可得熱敏電阻隨溫度的變化情況，再根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)判斷出電路中總電阻的變化，再根據(jù)歐姆定律I=判斷電路中電流的變化，即電流表示數(shù)的變化．
（2）從圖象上讀出40℃時(shí)，熱敏電阻的阻值，又知道定值電阻的阻值，可利用公式I=計(jì)算出電路中的電流，再根據(jù)U=IR即可求出電壓表的示數(shù)．
（3）測(cè)溫時(shí)必須保證電壓表和電流表都不超出量程，在保證這個(gè)條件的前提下，求熱敏電阻的最小值，然后對(duì)照變化曲線去找對(duì)應(yīng)溫度．知道電路中的電流和熱敏電阻的阻值，可利用公式P=I²R計(jì)算熱敏電阻R消耗的電功率．
解答：解：（1）由圖乙可知，隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值逐漸減小，隨著溫度的降低，熱敏電阻的阻值逐漸變大，定值電阻R和熱敏電阻R串聯(lián)在電路中，隨著溫度的降低，熱敏電阻R的阻值逐漸增大，串聯(lián)電路的總電阻逐漸減大，因?yàn)殡娫措妷阂欢�，總電阻變大，所以電路中的電流逐漸減小，故電流表示數(shù)減�。�
（2）從圖象乙中可以看出，溫度為40℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為400Ω，
設(shè)此時(shí)電流表的示數(shù)為I₁，電壓表的示數(shù)為U₁，則
∴電路中的電流為：I₁===0.02A，
電壓表的示數(shù)為：U₁=I₁R=0.02A×200Ω=4V．
（3）假設(shè)電壓表的示數(shù)可以達(dá)到最大值U_max=8V，電流表的示數(shù)為I₂，則：
∵I₂===40mA＞30mA
∴電路中的電流最大為I_max=30mA=0.03A
當(dāng)電路中的電流最大為I_max=30mA時(shí)，設(shè)熱敏電阻的阻值為R_0m，則：
∵I_max=，
∴R_0m=-R=-200Ω=200Ω，
∴由題中圖乙可知，電路能夠測(cè)量的最高溫度是60℃．
所以熱敏電阻R消耗的電功率為：P=I_max²R_0m=（0.03A）²×200Ω=0.18W．
答：（1）當(dāng)溫度降低時(shí)，電流表的示數(shù)減小．
（2）當(dāng)溫度為40℃時(shí)，電壓表的示數(shù)是4V．
（3）則此電路能夠測(cè)量的最高溫度是6此時(shí)0℃，熱敏電阻R消耗的電功率為0.18W．
點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)，歐姆定律和電功率的計(jì)算，熟練分析掌握各種不同的坐標(biāo)圖是本題解題的關(guān)鍵，讀取坐標(biāo)圖時(shí)要特別注意縱橫坐標(biāo)的含義，以及它們斜率表示的含義．知道培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度，就可以知道熱敏電阻的阻值；知道熱敏電阻的阻值，就可以知道培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度．