Question

17．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，小強(qiáng)和他的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電路（如圖乙）．利用這個(gè)電路可以測(cè)定某一空間的溫度，使用的器材如下：電源、半導(dǎo)體電阻R₁、電流表、電壓表、開(kāi)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？
（2）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流變讀數(shù)為0.2A，求電源電壓．
（3）當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，此時(shí)半導(dǎo)體電阻R₁的電功率是多少瓦？

Answer 1

分析 （1）如果沒(méi)有定值電阻的話，則當(dāng)半導(dǎo)體電阻越來(lái)越小的時(shí)候，電路中的電流就會(huì)越來(lái)越大，可能會(huì)燒壞電流表；
（2）由圖象找出t=20℃時(shí)半導(dǎo)體電阻的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（3）根據(jù)歐姆定律求出電流表讀數(shù)為0.4A時(shí)電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出半導(dǎo)體的電阻，根據(jù)P=I²R求出此時(shí)半導(dǎo)體電阻R₁的電功率．

解答 解：（1）由圖可知，半導(dǎo)體電阻R₁與定值電阻R₀串聯(lián)，當(dāng)半導(dǎo)體電阻越來(lái)越小的時(shí)候，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流越來(lái)越大，應(yīng)該給電路中串聯(lián)一個(gè)定值電阻，這樣就可以防止電路中的電流過(guò)大而燒壞儀表；
（2）由圖象可知，溫度為20℃時(shí)，半導(dǎo)體電阻阻值R=50Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
使用，電源的電壓：
U=I（R₁+R₀）=0.2A×（50Ω+10Ω）=12V；
（3）當(dāng)電流表的示數(shù)I′=0.4A時(shí)，電路總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{0.4A}$=30Ω，
半導(dǎo)體電阻的阻值：
R₁′=R_總-R₀=30Ω-10Ω=20Ω，
此時(shí)半導(dǎo)體電阻R₁的電功率：
P₁=（I′）²R₁=（0.4A）²×20Ω=3.2W．
答：（1）定值電阻R₀的作用是保護(hù)電路作用；
（2）電源的電壓為12V；
（3）電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，半導(dǎo)體電阻R₁的電功率為3.2W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生的識(shí)圖能力與歐姆定律、電功率公式的應(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．