Question

14．半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，其電阻隨溫度的升高而減小，且受溫度影響較大，如圖甲所示，是某半導(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)體材料特性，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，如圖乙所示，可以測(cè)定某一空間的溫度，已知定值電阻R₀阻值為40Ω．如果在乙圖中，將半導(dǎo)體電阻短路時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)電流表的讀數(shù)為0.45A．則：
（1）求電源的電壓．
（2）在乙圖中電流表為0.2A，則該空間溫度為多少？
（3）電流表的讀數(shù)為0.3A時(shí)，求電阻R₀消耗的電功率．

Answer 1

分析 （1）分析乙圖，當(dāng)半導(dǎo)體短路時(shí)，電路連接情況，根據(jù)U=IR計(jì)算電源電壓；
（2）根據(jù)歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出半導(dǎo)體電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出半導(dǎo)體電阻的阻值，由圖象可知當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度；
（3）由串聯(lián)電路特點(diǎn)知通過(guò)R₀的電流，由P=I²R計(jì)算R₀消耗的電功率．

解答 解：（1）如乙圖所示，將半導(dǎo)體電阻短路，則電路中只有一個(gè)電阻R0，電流表測(cè)電路電流I'，
電源電壓U=I'R₀=0.45A×40Ω=18V；
（2）當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.2A時(shí)，根據(jù)歐姆定律可得，R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.2A×40Ω=8V，
因?yàn)榇��?lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以半導(dǎo)體兩端的電壓：
U_R=U-U₀=18V-8V=10V，
則半導(dǎo)體的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{10V}{0.2A}$=50Ω，
由圖象可知，當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是20℃；
（3）電流表的讀數(shù)為I=0.3A時(shí)，R0消耗的電功率：P=I2R0=（0.3A）2×50Ω=4.5W
答：（1）求電源的電壓為18V；
（2）在乙圖中電流表為0.2A，則該空間溫度為多20℃；
（3）電流表的讀數(shù)為0.3A時(shí)，求電阻R₀消耗的電功率為4.5W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生的識(shí)圖能力與歐姆定律的應(yīng)用，根據(jù)圖象獲取某溫度下的電阻值是解題的前提與關(guān)鍵．