Question

1．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，小明和他的同學(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，其中電源電壓是12V，定值電阻R₀的阻值為10Ω．
（1）半導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而減�。�（增大或減�。�
（2）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的示數(shù)是多少？
（3）電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，求當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是多少？
（4）當(dāng)環(huán)境溫度為100℃時(shí)，電路中半導(dǎo)體電阻的電功率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖線中電阻隨溫度變化的趨勢(shì)可做出判斷；
（2）讀出圖甲中溫度為20℃時(shí)，電阻的大小，再根據(jù)歐姆定律計(jì)算電路中電流的大��；
（3）根據(jù)歐姆定律可求出電流為0.4A時(shí)，定值電阻兩端的電壓，再要有串聯(lián)分壓得出半導(dǎo)體電阻兩端的電壓，進(jìn)一步求出其阻值，再對(duì)照?qǐng)D象找出相應(yīng)阻值對(duì)應(yīng)的溫度值；
（4）由圖象讀出當(dāng)溫度為100℃時(shí)半導(dǎo)體電阻的阻值，再計(jì)算電路中的電流，最后利用公式P=I²R可計(jì)算其消耗的電功率．

解答 解：（1）讀圖象甲可知，半導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而減小；
（2）由圖象可知當(dāng)t=20℃時(shí)，半導(dǎo)體電阻的阻值R₁=50Ω，
因?yàn)殡娮鑂與R₀為串聯(lián)，所以當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，
電流表的示數(shù)：I₁=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{0}}$=$\frac{12V}{50Ω+10Ω}$=0.2A；
（3）當(dāng)電流表的讀數(shù)為I₂=0.4A時(shí)，
定值電阻R₀的兩端電壓：U₀=I₂R₀=0.4A×10Ω=4V，
所以半導(dǎo)體電阻的兩端電壓：U_R=U-U₀=12V-4V=8V，
所以半導(dǎo)體電阻的阻值R₂=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{8V}{0.4A}$=20Ω，
由圖象可知當(dāng)R=20Ω，t=40℃；
（4）由圖象可知當(dāng)t=100℃時(shí)，半導(dǎo)體電阻的阻值 R₃=10Ω，
此時(shí)電流表的示數(shù)為I₃=$\frac{U}{{R}_{3}+{R}_{0}}$=$\frac{12V}{10Ω+10Ω}$=0.6A，
所以半導(dǎo)體電阻的電功率：
P=I₃²R=（0.6A）²×10Ω=3.6W．
故答案為：（1）減��；
（2）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的示數(shù)是0.2A；
（3）電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，求當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是40℃；
（4）當(dāng)環(huán)境溫度為100℃時(shí)，電路中半導(dǎo)體電阻的電功率是3.6W．

點(diǎn)評(píng) 能正確讀出圖象甲中所包含的信息，熟練運(yùn)用歐姆定律和串聯(lián)電路的電流、電壓、電阻規(guī)律，以及正確運(yùn)用電功率的計(jì)算公式，是解答本題的關(guān)鍵．