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像。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,其中电源电压是12V,定值电阻R
0的阻值为10Ω。
(1)当环境温度为20℃时,电流表的示数是多少?
(2)电流表的读数为0.4A时,求当时环境温度是多少?
(3)当环境温度为100℃时,电路中半导体电阻的电功率是多少?

答案:
解:由题意可知
(1)由图像可知当t=20℃时, 半导体电阻的阻值R
1=50Ω,因为电阻R与R
0为串联,所以当环境温度为20℃时,电流表的示数I
1=

=

=0.2A;
(2)当电流表的读数为I
2=0.4A时, 定值电阻R
0的两端电压 U
0=I
2R
0=0.4A×10Ω=4V,所以半导体电阻的两端电压 U
R=U-U
0=12V-4V=8V,所以半导体电阻的阻值R
2=

=

=20Ω,由图像可知当R=20Ω,t=40℃;
(3)由图像可知当t=100℃时,半导体电阻的阻值 R
3=10Ω,此时电流表的示数为I
3=

=

=0.6A,所以半导体电阻的电功率P=I
32R =(0.6A)
2×10Ω=3.6W。