Question

10．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(cè)定某一空間的溫度使用的器材如下：半導(dǎo)體電阻、電源、電流表（0-0.6A）．開關(guān)，定值電阻R₀（10Ω）、導(dǎo)線若干．

（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)．電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓．
（2）電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是多少？半導(dǎo)體電阻的電功率是多少？

Answer 1

分析 （1）由圖甲可知環(huán)境溫度為20℃時(shí)R的阻值，又知道電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）根據(jù)歐姆定律求出電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R的阻值，然后根據(jù)圖甲得出環(huán)境的溫度，根據(jù)P=UI=I²R求出半導(dǎo)體電阻的電功率．

解答 解：（1）由圖甲可知，環(huán)境溫度為20℃時(shí)，R=50Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I（R₀+R）=0.2A×（10Ω+50Ω）=12V；
（2）當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，電路的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{0.4A}$=30Ω，
此時(shí)半導(dǎo)體電阻的阻值：
R′=R_總-R₀=30Ω-10Ω=20Ω，
由圖甲可知，此時(shí)環(huán)境的溫度為40℃，
半導(dǎo)體電阻的電功率：
P_R=（I′）²R′=（0.4A）²×20Ω=3.2W．
答：（1）電源的電壓為12V；
（2）電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是40℃，半導(dǎo)體電阻的電功率是3.2W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．