问题详情:
电阻温度计是由半导体材料制成的.如图*是某半导体电阻R随温度变化的关系图象.根据这种半导体材料电阻的特*,小明和他的同学设计了一个电路(如图乙),可以测定某一环境的温度,使用的器材有:半导体电阻R、电源、电流表(0﹣100mA)、开关、定值电阻R2(100Ω)、导线若干.
(1)定值电阻R2在电路中的作用是什么? .
(2)当环境温度为10℃,电流表的读数为0.02A,求电源电压.
(3)当电流表的读数为0.04A时,求当时的环境温度.
(4)当环境温度为100℃时,半导体电阻R在100s内消耗的能量是多少?
【回答】
【分析】(1)如果没有定值电阻的话,则当半导体电阻越来越小的时候,电路中的电流就会越来越大,可能会烧坏电流表;
(2)由图*可知,环境温度为10℃时半导体电阻的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;
(3)当电流表的读数为0.04A时,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出半导体电阻阻值,根据图象得出当时的环境温度;
(4)由图*可知环境温度为100℃时半导体电阻的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据W=I2Rt求出半导体电阻R在100s内消耗的能量.
【解答】解:(1)由电路图可知,定值电阻R0串联在电路中,可以防止温度太高半导体电阻阻值太小时,电路电流过大而损坏电路元件,定值电阻可以保护电路;
(2)由图*可知,环境温度为10℃时,半导体电阻阻值R=700Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=I(R+R2)=0.02A×(700Ω+100Ω)=16V;
(3)当电流表的读数为0.04A时,电路中的总电阻:
R总===400Ω,
此时半导体电阻阻值:
R′=R总﹣R2=400Ω﹣100Ω=300Ω,
由图*可知,环境的温度为30℃;
(4)由图*可知,环境温度为100℃时,半导体电阻的阻值R″=100Ω,
此时电路中的电流:
I″===0.08A,
半导体电阻R在100s内消耗的能量:
W=(I″)2R″t=(0.08A)2×100Ω×100s=64J.
答:(1)保护电路;
(2)电源的电压为16V
(3)当电流表的读数为0.04A时,环境温度为30℃;
(4)当环境温度为100℃时,半导体电阻R在100s内消耗的能量是64J.
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,从图象中读出电阻和温度对应的值是关键.
知识点:电功率单元测试
题型:计算题