Question

18．熱敏電阻是電阻值對(duì)溫度極為敏感的一種電阻，熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)電阻器（NTC），正溫度系數(shù)電阻器（PTC）在溫度升高時(shí)電阻值變大，負(fù)溫度系數(shù)電阻器（NTC）在溫度升高時(shí)電阻值變小，熱敏電阻的這種特性，常常應(yīng)用在控制電路中．

（1）某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)出熱敏電阻R₁的I-U圖象如圖乙曲線(xiàn)Ⅱ所示，請(qǐng)分析說(shuō)明該熱敏電阻是PTC熱敏電阻（填“PTC”或“NTC”）．
（2）該小組選用下列器材探究通過(guò)熱敏電阻R₁（常溫下阻值約為10Ω）的電流隨其兩端電壓變化的特點(diǎn)．
A．電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω
B．電流表A₂（量程100mA，內(nèi)阻約1Ω）
C．電壓表V₁（量程3.0V，內(nèi)阻約3kΩ）
D．電壓表V₂（量程15.0V，內(nèi)阻約10kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為10Ω）
F．滑動(dòng)變阻器R′（最大阻值為1000Ω）
G．電源E（電動(dòng)勢(shì)15V，內(nèi)阻忽略），電鍵、導(dǎo)線(xiàn)若干．
實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開(kāi)始逐漸增大，請(qǐng)?jiān)谒�提供的器材中選擇必需的器材，則電流表應(yīng)選A；電壓表選D； 滑動(dòng)變阻器選E．（只需填寫(xiě)器材前面的字母即可）
（3）請(qǐng)?jiān)谒�提供的器材中選擇必需的器材，在圖甲虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出該小組設(shè)計(jì)的電路圖．
（4）若將該熱敏電阻接在電動(dòng)勢(shì)為10.0V，內(nèi)阻為25Ω的電源兩端，則熱敏電阻實(shí)際消耗的電功率為1.0W．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 由圖象根據(jù)歐姆定律判斷元件電阻隨電壓（溫度）如何變化，然后確定元件類(lèi)型．
根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表，根據(jù)電路電流選擇電流表，在保證安全的前提下，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
電壓與電流從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，根據(jù)電阻與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表的接法，作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
本題的難點(diǎn)是求熱敏電阻的實(shí)際功率，方法是在電阻的I-U圖象中作出表示電源的I-U圖象，通過(guò)兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)讀出電流和電壓的值，再根據(jù)P=UI來(lái)求功率．

解答 解：（1）測(cè)出熱敏電阻R₁的U一I圖線(xiàn)如圖乙曲線(xiàn)Ⅱ所示，由圖線(xiàn)可知，隨電壓增大，通過(guò)元件的電流增大，
它的實(shí)際功率P=UI增大，溫度升高，根據(jù)圖線(xiàn)由歐姆定律得，隨溫度升高（電壓變大）元件的電阻變大，則該熱敏電阻是PTC熱敏電阻．
（2）由于實(shí)驗(yàn)要求電壓從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器E以方便調(diào)節(jié)；
根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)為15V可知電壓表應(yīng)選D；
電壓表的最小電壓應(yīng)為量程的$\frac{1}{3}$即5V，常溫下熱敏電阻的電阻為10Ω，所以通過(guò)熱敏電阻的最小電流應(yīng)為I_min=0.5A，
所以電流表應(yīng)選A．
（3）由于熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，又變阻器采用分壓式接法，電路圖如圖所示：

（4）若將該熱敏電阻接在電動(dòng)勢(shì)為10.0V，內(nèi)阻為25Ω的電源兩端，
根據(jù)閉合電路歐姆定律得U=10-25I，
在熱敏電阻的I-U圖象中作出表示電源的I-U圖象，如圖所示，

讀出兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為I=0.2A，U=5V，所以該熱敏電阻消耗的電功率為P=UI=0.2×5=1.0W．
故答案為：（1）PTC；（2）A，D，E；（3）如圖所示；（4）1.0

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求電壓從零調(diào)時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，變阻器的阻值越小越方便調(diào)節(jié)；②當(dāng)待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)，電流表應(yīng)用外接法；③根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，U-I圖象中，圖線(xiàn)上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率等于電阻阻值．