問題詳情:
電阻温度計是由半導體材料製成的.如圖*是某半導體電阻R隨温度變化的關係圖象.根據這種半導體材料電阻的特*,小明和他的同學設計了一個電路(如圖乙),可以測定某一環境的温度,使用的器材有:半導體電阻R、電源、電流表(0﹣100mA)、開關、定值電阻R2(100Ω)、導線若干.
(1)定值電阻R2在電路中的作用是什麼? .
(2)當環境温度為10℃,電流表的讀數為0.02A,求電源電壓.
(3)當電流表的讀數為0.04A時,求當時的環境温度.
(4)當環境温度為100℃時,半導體電阻R在100s內消耗的能量是多少?
【回答】
【分析】(1)如果沒有定值電阻的話,則當半導體電阻越來越小的時候,電路中的電流就會越來越大,可能會燒壞電流表;
(2)由圖*可知,環境温度為10℃時半導體電阻的阻值,根據電阻的串聯和歐姆定律求出電源的電壓;
(3)當電流表的讀數為0.04A時,根據歐姆定律求出電路中的總電阻,利用電阻的串聯求出半導體電阻阻值,根據圖象得出當時的環境温度;
(4)由圖*可知環境温度為100℃時半導體電阻的阻值,根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流,再根據W=I2Rt求出半導體電阻R在100s內消耗的能量.
【解答】解:(1)由電路圖可知,定值電阻R0串聯在電路中,可以防止温度太高半導體電阻阻值太小時,電路電流過大而損壞電路元件,定值電阻可以保護電路;
(2)由圖*可知,環境温度為10℃時,半導體電阻阻值R=700Ω,
因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和,
所以,由I=可得,電源的電壓:
U=I(R+R2)=0.02A×(700Ω+100Ω)=16V;
(3)當電流表的讀數為0.04A時,電路中的總電阻:
R總===400Ω,
此時半導體電阻阻值:
R′=R總﹣R2=400Ω﹣100Ω=300Ω,
由圖*可知,環境的温度為30℃;
(4)由圖*可知,環境温度為100℃時,半導體電阻的阻值R″=100Ω,
此時電路中的電流:
I″===0.08A,
半導體電阻R在100s內消耗的能量:
W=(I″)2R″t=(0.08A)2×100Ω×100s=64J.
答:(1)保護電路;
(2)電源的電壓為16V
(3)當電流表的讀數為0.04A時,環境温度為30℃;
(4)當環境温度為100℃時,半導體電阻R在100s內消耗的能量是64J.
【點評】本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用,從圖象中讀出電阻和温度對應的值是關鍵.
知識點:電功率單元測試
題型:計算題