Question

半導體材料的導電能力介于導體和絕緣體之間，其電阻受溫度影響較大．如圖甲是某種半導體材料的電阻隨溫度變化的關系圖象．如圖乙是小明和他的同學根據(jù)半導體材料這種電阻的特性自制的半導體溫度計的原理圖，利用電流表的示數(shù)來指示某一空間的溫度．已知電源電壓恒為12V，電流表的量程為0.6A，R₀為定值電阻．
請你回答下列問題：
（1）定值電阻R₀的作用是______．
（2）當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的示數(shù)為0.2A，則定值電阻R₀的阻值為多少？
（3）該溫度計能測量的最高溫度為多少？此時電路中消耗的電功率為多少？

Answer 1

解：（1）由電路圖可知，定值電阻R₀串聯(lián)在電路中，可以防止溫度太高半導體電阻阻值太小時，電路電流過大而損壞電路元件，定值電阻可以保護電路．
（2）由圖甲所示圖象可知，環(huán)境溫度為20℃時R=50Ω，
∵I=，
∴電路總電阻R_總=R+R₀===60Ω，
R₀=R_總-R=60Ω-50Ω=10Ω；
（3）∵I=，電路最大電流I_最大=0.6A，
∴電路總電阻R_總′=R′+R₀===20Ω，
R′=R_總′-R₀=20Ω-10Ω=10Ω；
由圖甲所示圖象可知，半導體電阻是10Ω時的溫度是100℃；
此時電路消耗的總功率P=UI_最大=12V×0.6A=7.2W；
答：（1）定值電阻R₀的作用是保護電路．
（2）當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的示數(shù)為0.2A，則定值電阻R₀的阻值為10Ω．
（3）該溫度計能測量的最高溫度為100℃；此時電路中消耗的電功率為7.2W．
分析：（1）定值電阻R₀串聯(lián)在電路中，可以保護電路．
（2）由圖甲所示圖象求出溫度是20℃時半導體電阻的阻值，然后由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出定值電阻阻值．
（3）電流表示數(shù)為其量程0.6A時，電路電阻最小，此時溫度最高，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出電路電流是0.6A時半導體電阻的阻值，然后由圖甲所示圖象找出對應的溫度．
點評：本題難度大，考查歐姆定律、電功率公式和分析圖象的能力，要看懂圖象和電路圖后才能準確作答．培養(yǎng)了學生分析圖象的能力，要看懂圖象和電路圖后才能準確作答．