Question

18．热敏电阻是电阻值对温度极为敏感的一种电阻，热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC），正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值变大，负温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值变小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中．

（1）某实验小组测出热敏电阻R₁的I-U图象如图乙曲线Ⅱ所示，请分析说明该热敏电阻是PTC热敏电阻（填“PTC”或“NTC”）．
（2）该小组选用下列器材探究通过热敏电阻R₁（常温下阻值约为10Ω）的电流随其两端电压变化的特点．
A．电流表A₁（量程0.6A，内阻约0.3Ω
B．电流表A₂（量程100mA，内阻约1Ω）
C．电压表V₁（量程3.0V，内阻约3kΩ）
D．电压表V₂（量程15.0V，内阻约10kΩ）
E．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）
F．滑动变阻器R′（最大阻值为1000Ω）
G．电源E（电动势15V，内阻忽略），电键、导线若干．
实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，则电流表应选A；电压表选D； 滑动变阻器选E．（只需填写器材前面的字母即可）
（3）请在所提供的器材中选择必需的器材，在图甲虚线框内画出该小组设计的电路图．
（4）若将该热敏电阻接在电动势为10.0V，内阻为25Ω的电源两端，则热敏电阻实际消耗的电功率为1.0W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 由图象根据欧姆定律判断元件电阻随电压（温度）如何变化，然后确定元件类型．
根据电源电动势选择电压表，根据电路电流选择电流表，在保证安全的前提下，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
电压与电流从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，根据电阻与电表内阻间的关系确定电流表的接法，作出实验电路图．
本题的难点是求热敏电阻的实际功率，方法是在电阻的I-U图象中作出表示电源的I-U图象，通过两图线的交点读出电流和电压的值，再根据P=UI来求功率．

解答 解：（1）测出热敏电阻R₁的U一I图线如图乙曲线Ⅱ所示，由图线可知，随电压增大，通过元件的电流增大，
它的实际功率P=UI增大，温度升高，根据图线由欧姆定律得，随温度升高（电压变大）元件的电阻变大，则该热敏电阻是PTC热敏电阻．
（2）由于实验要求电压从零调，所以变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器E以方便调节；
根据电源电动势为15V可知电压表应选D；
电压表的最小电压应为量程的$\frac{1}{3}$即5V，常温下热敏电阻的电阻为10Ω，所以通过热敏电阻的最小电流应为I_min=0.5A，
所以电流表应选A．
（3）由于热敏电阻的阻值远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，电路图如图所示：

（4）若将该热敏电阻接在电动势为10.0V，内阻为25Ω的电源两端，
根据闭合电路欧姆定律得U=10-25I，
在热敏电阻的I-U图象中作出表示电源的I-U图象，如图所示，

读出两图线的交点坐标分别为I=0.2A，U=5V，所以该热敏电阻消耗的电功率为P=UI=0.2×5=1.0W．
故答案为：（1）PTC；（2）A，D，E；（3）如图所示；（4）1.0

点评 应明确：①当实验要求电压从零调时，变阻器应采用分压式接法，变阻器的阻值越小越方便调节；②当待测电阻阻值远小于电压表内阻时，电流表应用外接法；③根据R=$\frac{U}{I}$可知，U-I图象中，图线上的点与原点连线的斜率等于电阻阻值．