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系圖像。根據(jù)這種半導體材料電阻的特性，小明和他的同學設計了一個電路（如圖乙），可以測定某一空間的溫度，其中電源電壓是12V，定值電阻R₀的阻值為10Ω。
（1）當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的示數(shù)是多少？
（2）電流表的讀數(shù)為0.4A時，求當時環(huán)境溫度是多少？
（3）當環(huán)境溫度為100℃時，電路中半導體電阻的電功率是多少？

Answer 1

解：由題意可知
（1）由圖像可知當t=20℃時， 半導體電阻的阻值R₁=50Ω，因為電阻R與R₀為串聯(lián)，所以當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的示數(shù)I₁= ==0.2A；
（2）當電流表的讀數(shù)為I₂=0.4A時， 定值電阻R₀的兩端電壓 U₀=I₂R₀=0.4A×10Ω=4V，所以半導體電阻的兩端電壓 U_R=U-U₀=12V-4V=8V，所以半導體電阻的阻值R₂===20Ω，由圖像可知當R=20Ω，t=40℃；
（3）由圖像可知當t=100℃時，半導體電阻的阻值 R₃=10Ω，此時電流表的示數(shù)為I₃===0.6A，所以半導體電阻的電功率P=I₃²R =（0.6A）²×10Ω=3.6W。