Question

【題目】有一些材料，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，這種材料稱做半導(dǎo)體.有一種半導(dǎo)體其電阻的大小隨溫度的變化而明顯改變，利用這種半導(dǎo)體材料制成的電阻叫熱敏電阻。熱敏電阻可以用來測(cè)量溫度的變化，且反應(yīng)快，精度高.

李明同學(xué)為了檢測(cè)他家蔬菜大棚內(nèi)的溫度變化，他用熱敏電阻設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的電路，其中電源電壓是3V,熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖所示，電流表的量程是0－100mA。為了能從電流表直接讀出大棚內(nèi)的氣溫，他將電流表的刻度盤改畫成溫度的刻度，這樣改造后的電流表就成了氣溫表。

（1）請(qǐng)你幫他計(jì)算,改造成的氣溫表能測(cè)量的最高溫度是多少？寫出計(jì)算過程。

（2）結(jié)合圖像分析，你認(rèn)為李明設(shè)計(jì)的電路有什么不妥之處?

（3）對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)：在保持現(xiàn)有元件不變的條件下，再增添一個(gè)20Ω的電阻，串聯(lián)在原電路中，在方框中畫出改進(jìn)后的電路圖。

（4）通過計(jì)算說明，改進(jìn)后的氣溫表的0℃應(yīng)與電流表刻度盤的什么刻度對(duì)應(yīng)?

（5）通過計(jì)算求出改進(jìn)后的氣溫表能測(cè)出的最高溫度？

Answer 1

【答案】（1）25℃；（2）損壞電流表；（3）（4）24mA；（5）60℃

【解析】(1)因電流表的使用時(shí)不能超過它的量程，所以當(dāng)電流表達(dá)到滿刻度時(shí)，電路中的電流為100mA＝0.1A；此時(shí),電路中的電阻為：R＝＝30Ω；由圖象可知，熱敏電阻的阻值為30Ω時(shí)溫度為25℃。 (2)經(jīng)上面分析可知：當(dāng)溫度達(dá)到25℃后，若溫度繼續(xù)升高，熱敏電阻的阻值減小，因電路中只有熱敏電阻接入，會(huì)使電路中的電流增大，從而超過電流表的量程，損壞電流表，所以李明設(shè)計(jì)的電路不妥。(3)由圖象可知，氣溫是80℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為5Ω時(shí)，為使氣溫表的量程擴(kuò)大到80℃，即氣溫達(dá)到80℃時(shí)，電路中的電流不能超過0.1A，又因此時(shí)熱敏電阻的阻值為5Ω，所以在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，如圖：

當(dāng)電流表達(dá)到滿刻度時(shí),電路中的電阻為30Ω,即R總＝30Ω.所以串聯(lián)的電阻為R2＝R總R1＝30Ω5Ω＝25Ω. (4)由圖象可知：0℃時(shí),熱敏電阻的阻值為100Ω,此時(shí),電路總的電流是：I＝ ＝＝0.024A＝24mA；(5)由題意可知電路中的電流最大是100mA即0.1A,則電路中的電阻R最小＝＝30 ,熱敏電阻的值R熱＝30 由圖可以看出能測(cè)出的最高溫度是60°C.