Question

PTC是一種新型的半導(dǎo)體陶瓷材料，它的發(fā)熱效率較高．PTC有一個(gè)人為設(shè)定的溫度，當(dāng)它的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，其電阻值會(huì)隨它的溫度升高而變��；當(dāng)它的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，其電阻值隨它的溫度升高而變大．如圖（a）所示的陶瓷電熱水壺就使用了這種材料．它的工作電路如圖（b）所示，R₀是定值電阻，其阻值不受溫度的影響．R_T是PTC的電阻，R_T的電阻值與溫度的關(guān)系如圖（c）所示．該電熱水壺在R_T設(shè)定溫度狀態(tài)工作時(shí)，電路中的電流為5A．

（1）電熱水壺R_T的設(shè)定溫度是多少？
（2）R₀的阻值為多少？
（3）當(dāng)R_T的溫度為130℃時(shí)，電路中R_T的實(shí)際功率為多少？

Answer 1

解：（1）由題意可知，在圖象中PTC的人為設(shè)定溫度為100℃；
（2）當(dāng)R_T在設(shè)定溫度狀態(tài)工作時(shí)，由圖丙可知R_r=34Ω，R₀、R_T串聯(lián)，
∵I=，
∴電路中的總電阻：
R_總===44Ω，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
R₀的阻值：
R₀=R_總-R_T=44Ω-34Ω=10Ω；
（3）當(dāng)R_T的溫度為130℃時(shí)，由圖象可知，此時(shí)R_T的阻值為100Ω，
電路中的總電阻：
R′_總=R₀+R′_T=10Ω+100Ω=110Ω，
電路中的電流：
I′===2A，
R_T兩端的電壓：
U'=I′×R′_T=2A×100Ω=200V，
R_T的實(shí)際功率：
P′=U′_TI′=200V×2A=400W．
答：（1）電熱水壺R_T的設(shè)定溫度是100℃；
（2）R₀的阻值為10Ω；
（3）當(dāng)R_T的溫度為130℃時(shí)，電路中R_T的實(shí)際功率為400W．
分析：（1）根據(jù)PTC溫度低于設(shè)定溫度時(shí)電阻值會(huì)隨它的溫度升高而變小、溫度高于設(shè)定溫度時(shí)電阻值隨它的溫度升高而變大確定設(shè)定溫度；
（2）從圖象中讀出R_T設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)的電阻，利用歐姆定律求出串聯(lián)電路的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出R₀的阻值；
（3）由圖象讀出130℃時(shí)R_T的阻值，利用電阻的串聯(lián)求出總電阻，利用歐姆定律求出電路中的電流，進(jìn)一步求出R_T兩端的電壓，利用P=UI求出R_T消耗的實(shí)際功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)題意和圖象得出PTC在人為設(shè)定的溫度狀態(tài)下工作時(shí)的電阻，電學(xué)題可以一題多解，可以嘗試多種解法