Question

半导体材料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，小明和他的同学设计了一个电路（如图乙），可以测定某一空间的温度，使用的器材如下：半导体电阻、电源、电流表（0-0.6A）、开关、定值电阻R（10Ω）、导线若干．
（1）定值电阻R的作用是什么？
（2）当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压．
（3）电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少？

Answer

（1）由甲图可得，R的大小和温度成反比，所以在电路中需要添加保护电阻，来确保电流表不会被烧毁．
（2）根据环境温度，找出R的大小．依据欧姆定律，计算电路中总电阻的大小，求出电源电压．
（3）依据电源电压和电流大小，求出电路中的总电阻，计算出R的大小，然后找出环境温度和求出电阻的功率．
【解析】
（1）定值电阻R的作用是保护电路．
（2）由电路图R和R串联，当t=20℃时，半导体电阻R=50Ω
根据欧姆定律和串联电路电压的关系得：U=IR+IR=0.2A×50Ω+0.2A×10Ω=12V．
答：电源电压为12V．
（3）当电流为0.4A时，定值电阻R的电压为：
U=IR=0.4A×10Ω=4V
根据欧姆定律和串联电路电压关系得：
R===20Ω
根据甲图象可知，环境温度是40℃
根据电功率公式得：P=I2R=（0.4A）2×20Ω=3.2W
答：当时环境温度为40℃，电功率为3.2W．