Question

半导体材判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．下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，小星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．（阻值为10Ω）、导线若干．
（1）定值电阻R_o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，当时环境温度是多少？半导体电阻的电功率是多少？

Answer 1

分析：（1）串联电阻具有保护电路的作用，防止电路电流过大烧坏元件；
（2）根据环境温度，由甲所示图象求出半导体电阻的阻值，根据串联电路特点得到电路总电阻；已知电路总电阻和通过的电流，利用U=IR得到电源电压；
（3）依据电路电流大小，求出电阻R₀的电压，由串联电路特点求出R的电压，由欧姆定律求出R的阻值，最后由图象求出电阻R所对应的环境温度；由功率公式求出半导体电阻的电功率．

解答：解：（1）定值电阻在电路中能够起到保护电路的作用，防止电路电流过大；
（2）由图甲所示图象可知，当t=20℃时，R=50Ω，
电阻R与R₀串联，电路总电阻为R_总=R₀+R=10Ω+50Ω=60Ω，
∵I=

U

R

，
∴电源电压为U=IR_总=0.2A×60Ω=12V；
（2）∵I=

U

R

，I=0.4A，
∴定值电阻R₀的电压U₀=IR₀=0.4A×10Ω=4V，
半导体电阻R的电压U_R=U-U₀=12V-4V=8V，
∵I=

U

R

，
∴半导体电阻阻值：
R=

U

I

=

8V

0.4A

=20Ω，
由图甲所示图象可知，半导体电阻R=20Ω时，温度t=40℃；
半导体电阻的功率：
P_R=U_RI=8V×0.4A=3.2W．
答：（1）定值电阻R_o的作用是防止电路电流过大，保护电路．
（2）当环境温度为20℃时．电流表的读数为0.2A，电源的电压为12V．
（3）电流表的读数为0.4A时，当时环境温度是40℃；半导体电阻的电功率3.2W．

点评：本题考查了串联电路的特点、利用欧姆定律和电功率的公式进行分析和计算，培养了学生分析图象的能力，看懂图象和电路图后才能准确作答．