Question

20．半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，其電阻受溫度影響較大．如圖甲是某種半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系圖象．根據(jù)這種半導(dǎo)體材料電阻的特性，小柯和小妍設(shè)計(jì)了一個(gè)電路（如圖乙），可以測定某一空間的溫度，使用的器材如下：半導(dǎo)體電阻、電源、電流表（0～0.6A）、開關(guān)、定值電阻R₀（10Ω）、導(dǎo)線若干．

（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓．
（2）該溫度計(jì)能夠測量的最高溫度是多少？

Answer 1

分析 由圖可知，半導(dǎo)體電阻R與定值電阻R₀串聯(lián)，電流表測電路中的電流．
（1）根據(jù)圖象讀出環(huán)境溫度為20℃時(shí)半導(dǎo)體電阻的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）由圖象可知，溫度越高，半導(dǎo)體電阻的阻值減小，電路中的電流變大，當(dāng)電流表的示數(shù)最大時(shí)，環(huán)境溫度最高，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出半導(dǎo)體電阻的阻值，由圖象得出測得的最高溫度．

解答 解：由圖可知，半導(dǎo)體電阻R與定值電阻R₀串聯(lián)，電流表測電路中的電流．
（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電路中的電流I=0.2A，
由圖象可知，半導(dǎo)體電阻R=50Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I（R₀+R）=0.2A×（10Ω+50Ω）=12V；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)最大為0.6A時(shí)，環(huán)境溫度最高，
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{12V}{0.6A}$=20Ω，
則半導(dǎo)體電阻的阻值：
R′=R_總-R₀=20Ω-10Ω=10Ω，
由圖象可知，該電路能測得最高溫度為100℃．
答：（1）電源的電壓為12V；
（2）該溫度計(jì)能夠測量的最高溫度是100Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，根據(jù)圖象獲取某溫度下的電阻值是解題的前提與關(guān)鍵．