Question

半導體材料的導電能力介于導體和絕緣體之間，其電阻受溫度影響較大．如圖甲是某種半導體材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系圖象．根據(jù)這種半導體材料電阻的特性，小明和他的同學設(shè)計了一個電路（如圖乙），可以測定某一房間的溫度，使用的器材如下：半導體電阻、電源、電流表（0-0.6A）、開關(guān)、定值電阻R₀（10Ω）、導線若干．
（1）當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓．
（2）電流表的讀數(shù)為0.4A時，求當時環(huán)境溫度和定值電阻R₀的電功率分別是多少．

Answer 1

分析：（1）由R-t圖象找出t=20℃時半導體電阻的阻值，然后根據(jù)串聯(lián)電路的特點及歐姆定律可以求出電源電壓；
（2）由歐姆定律及串聯(lián)電路特點求出電流為0.4A時半導體電阻的阻值，然后由R-t圖象求出環(huán)境溫度；
由功率公式P=I²R求出定值電阻R₀的電功率．

解答：解：（1）由R-t圖象可知，溫度為20℃時，半導體電阻阻值R=50Ω，
電源電壓U=I（R+R₀）=0.2A×（50Ω+10Ω）=12V，
答：電源電壓是12V．
（2）電流I′=0.4A時，由歐姆定律得：電路總電阻R_總=

U

I′

=

12V

0.4A

=30Ω，
由串聯(lián)電路特點知R_總=R′+R₀，半導體電阻的阻值R′=R_總-R₀=30Ω-10Ω=20Ω，
由R-t圖象知，半導體電阻為20Ω時，環(huán)境溫度是40℃；
定值電阻R₀的電功率P₀=I′²R₀=（0.4A）²×10Ω=1.6W，
答：環(huán)境溫度是40℃，定值電阻R₀的電功率是1.6W．

點評：由圖象找出電阻與隨對應的溫度是正確解題的關(guān)鍵，物理學上經(jīng)常用圖象反應物理量間的關(guān)系，要提高由圖象獲取信息的能力．