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

问题描述:

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R0(10Ω)、导线若干.

(1)定值电阻R0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,求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少?

(1)定值电阻R0的作用是保护电路.
(2)由电路图R和R0串联,当t=20℃时,半导体电阻R=50Ω,
根据欧姆定律和串联电路电压的关系得:U=IR+IR0=0.2A×50Ω+0.2A×10Ω=12V.
答:电源电压为12V.
(3)当电流为0.4A时,定值电阻R0的电压为:
U0=IR0=0.4A×10Ω=4V,
根据欧姆定律和串联电路电压关系得:
R=

U−U0
I
=
12V−4V
0.4A
=20Ω,
根据甲图象可知,环境温度是40℃,
根据电功率公式得:P=I2R=(0.4A)2×20Ω=3.2W,
答:当时环境温度为40℃,电功率为3.2W.