Question

現代生物醫(yī)學研究使用的細菌培養(yǎng)箱內的溫度需要精確測控，測控的方法之一是用熱敏電阻來探測溫度．如圖甲所示的電路，將熱敏電阻R₀置于細菌培養(yǎng)箱內，其余都置于箱外．這樣既可以通過電流表的示數來表示箱內溫度，又可以通過電壓表的示數來表示箱內溫度．已知該電路中電源電壓是12V，定值電阻R的阻值是200Ω．熱敏電阻R₀的阻值隨溫度變化的關系如圖乙所示．求：

（1）當培養(yǎng)箱內的溫度降低時，電流表的示數如何變化？
（2）當培養(yǎng)箱內的溫度為40℃時，定值電阻R的功率多大？
（3）已知電流表的量程是0～30mA，電壓表的量程是0～8V，則此電路能夠測量的最高溫度是多大？

Answer 1

解：（1）因為熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，所以當溫度降低時，熱敏電阻的阻值增大，電路中的總電阻增大，電路中的電流減小，故電流表的示數減��；
（2）從圖象中可以看出，溫度為40℃時，熱敏電阻的阻值為400Ω，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴根據歐姆定律可得，電路中的電流為：
I===0.02A，
定值電阻R的功率：
P=I²R=（0.02A）²×200Ω=0.08W；
（3）當電壓表的示數為U₁=8V時，此時電路中的電流：
I′===0.04A=40mA＞30mA；
當I_m=30mA時，電路的總電阻：
R_總===400Ω，
熱敏電阻的阻值：
R₀=R-R₁=400Ω-200Ω=200Ω，
由乙圖可知電路能夠測量的最高溫度是60℃．
答：（1）當培養(yǎng)箱內的溫度降低時，電流表的示數將減�。�
（2）當培養(yǎng)箱內的溫度為40℃時，定值電阻R的功率為0.08W；
（3）此電路能夠測量的最高溫度是60℃．
分析：（1）根據圖象可得熱敏電阻隨溫度的變化情況，再根據串聯電路的電流隨電阻的增大而減小即可得出；
（2）從圖象上讀出40℃時，熱敏電阻的阻值，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出定值電阻R的功率；
（3）分別根據歐姆定律和串聯電路的特點求出兩電表最大量程時電路的情況，從而根據圖象讀出電路能夠測量的最高溫度．
點評：串聯電路的特點和歐姆定律是基礎，利用好熱敏電阻的R-t圖象是本題關鍵：知道培養(yǎng)箱內的溫度，就可以知道熱敏電阻的阻值；知道熱敏電阻的阻值，就可以知道培養(yǎng)箱內的溫度．