Question

半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大，如图甲所示是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图象．根据这种半导体材料电阻的特性，某物理兴趣小组的同学设计了如图乙所示的电路，用来测量某一环境的温度，已知定值电阻R=10Ω，电源电压保持不变．

（1）当环境温度为20℃时，电流表的示数为0.2A，电源电压是多少？
（2）电流表的示数为0.4A时，当时的环境温度是多少？

Answer

（1）由图象得出20℃时半导体的电阻值R，然后根据串联电路的特点、欧姆定律求出电源电压．
（2）由欧姆定律求出电流为0.4A是定值电阻电压，由串联电路的特点求出此时半导体电阻两端的电压，由欧姆定律求出半导体电阻的阻值，最后根据半导体电阻值由图象求出环境温度．
【解析】
（1）当t=20℃时，由图象知半导体的电阻R=50Ω，电路电流I=0.2A，
U1=IR=0.2A×50Ω=10V，U2=IR=0.2A×10Ω=2V，电源电压U=U1+U2=10V+2V=12V．
（2）当I'=0.4A时，定值电阻电压U'1=I'R=0.4A×10Ω=4V，此时半导体电压U'1=U-U'2=12-4V=8V，此时半导体电阻R'===20Ω，当半导体电阻阻值是20Ω时，由图象知环境温度是40℃．
答：（1）电源电压是12V．（2）电流表的示数为0.4A时，当时的环境温度是40℃．