Question

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）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的示數(shù)是多少？
（2）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？
（3）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)環(huán)境溫度，由圖求出電阻R的大小，根據(jù)歐姆定律求出電路電流．
（2）依據(jù)電路電流大小，求出電阻R₀的電壓，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出R的電壓，
由歐姆定律求出R的阻值，最后由圖象求出電阻R所對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度．
（3）由圖象求出環(huán)境溫度為100℃時(shí)，電阻R的阻值，由歐姆定律求出電路電流，
由功率公式求出半導(dǎo)體電阻的電功率．

解答：解：（1）由圖象可知當(dāng)t=20℃時(shí)，R=50Ω，
電阻R與R₀為串聯(lián)，由歐姆定律得：I=

U

R+R0

=

12V

50Ω+10Ω

═0.2A．
（2）當(dāng)I=0.4A時(shí)，定值電阻R₀的電壓U₀=IR₀=0.4A×10Ω=4V，
電阻R的電壓U_R=U-U₀=12V-4V=8V，
 電阻R阻值為R=

UR

I

=

8V

0.4A

=20Ω，查圖象可知當(dāng)R=20Ω，t=40℃．
（3）由圖象可知當(dāng)t=100℃時(shí)，R=10Ω．
電路電流I=

U

R+R0

=

12V

10Ω+10Ω

=0.6A，
半導(dǎo)體電阻的電功率P=I²R=（0.6A）²×10Ω=3.6W．
答：（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的示數(shù)是0.2A，
（2）電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是40℃，
（3）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)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)、利用歐姆定律和電功率的公式進(jìn)行分析和計(jì)算，培養(yǎng)了學(xué)生分析圖象的能力，看懂圖象和電路圖后才能準(zhǔn)確作答．