Question

随着社会的发展和科技的进步，电路元件在各行得到广泛的应用，其中热敏电阻就是其中之一，热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。如图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路，电路中电流表的量程为0～0.02A，滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω　 0.3A”字样。Rt为热敏电阻，其阻值随环境温度变化关系如图乙所示，电源电压保持不变。请完成下列小题：

（1）将此电路放入温度为20℃的环境中，闭合开关S，调节滑片P，使滑动变阻器接入电路的电阻R＝100Ω，此时电流表的读数为0.01A，求电源电压；

（2）若环境温度为40℃时，要保证整个电路元件的安全，求滑动变阻器接入电路中的最小阻值；

（3）此电路能测量的最高环境温度为多少？

Answer

（1）5V；（2）50Ω～150Ω；（3）50℃．

【解析】

（1）分析清楚电路结构，由图象求出温度为20℃的环境中热敏电阻的阻值，由欧姆定律求出电源电压；
（2）由图象求出环境温度为40℃时热敏电阻的阻值，应用串联电路特点与欧姆定律求出滑动变阻器的最小阻值；
（3）小量程电流表A允许通过的电流最大时，电路中的电阻最小，随着温度的升高热敏电阻Rt逐渐减小，当滑动变阻器达到最大阻值时，热敏电阻达到最小阻值，此时热敏电阻正常工作的环境温度达到最高值。

（1）由电路图可知，滑动变阻器与热敏电阻串联，电流表测电路电流，由图乙所示图象可知，温度为20℃时，热敏电阻阻值为400Ω，电源电压：；

（2）由图乙所示图象可知，温度为40℃时，热敏电阻阻值为200Ω，电路最大电流为0.02A；电路最小电阻：，根据串联电路总电阻等于各电阻之和可知滑动变阻器的最小阻值：R滑最小=R最小-Rt=250Ω-200Ω=50Ω，滑动变阻器的最大阻值是150Ω，所以滑动变阻器的变化范围是50Ω-150Ω；

（3）热敏电阻阻值越小，环境温度最高，电路电流最大为0.02A时，总电阻：，根据串联电路总电阻等于各电阻之和可知 ，由图乙可知其工作的最高环境温度50℃。

答：（1）电源电压是5V；

（2）滑动变阻器的变化范围是50Ω-150Ω；

（3）此电路能测量的最高环境温度为50℃。