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），可以测定某一房间的温度，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R₀（10Ω）、导线若干．
（1）当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压．
（2）电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度和定值电阻R₀的电功率分别是多少．

Answer 1

分析：（1）由R-t图象找出t=20℃时半导体电阻的阻值，然后根据串联电路的特点及欧姆定律可以求出电源电压；
（2）由欧姆定律及串联电路特点求出电流为0.4A时半导体电阻的阻值，然后由R-t图象求出环境温度；
由功率公式P=I²R求出定值电阻R₀的电功率．

解答：解：（1）由R-t图象可知，温度为20℃时，半导体电阻阻值R=50Ω，
电源电压U=I（R+R₀）=0.2A×（50Ω+10Ω）=12V，
答：电源电压是12V．
（2）电流I′=0.4A时，由欧姆定律得：电路总电阻R_总=

U

I′

=

12V

0.4A

=30Ω，
由串联电路特点知R_总=R′+R₀，半导体电阻的阻值R′=R_总-R₀=30Ω-10Ω=20Ω，
由R-t图象知，半导体电阻为20Ω时，环境温度是40℃；
定值电阻R₀的电功率P₀=I′²R₀=（0.4A）²×10Ω=1.6W，
答：环境温度是40℃，定值电阻R₀的电功率是1.6W．

点评：由图象找出电阻与随对应的温度是正确解题的关键，物理学上经常用图象反应物理量间的关系，要提高由图象获取信息的能力．