Question

現(xiàn)代生物醫(yī)學研究使用的細菌培養(yǎng)箱內(nèi)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(nèi)，其余都置于箱外．這樣既可以通過電流表的示數(shù)來表示箱內(nèi)溫度，又可以通過電壓表的示數(shù)來表示箱內(nèi)溫度．已知該電路中電源電壓是12V，定值電阻R₁的阻值是200Ω．熱敏電阻R₀的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示．求：

（1）當培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度降低時，電流表的示數(shù)如何變化？

（2）當培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度為40℃時，電壓表的示數(shù)是多大？

（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？此時熱敏電阻R₀消耗的電功率是多大？

Answer 1

（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(shù)減�。�

答：當培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度降低時電流表的示數(shù)會減��；

（2）從圖象中可以看出，溫度為40℃時，熱敏電阻的阻值為400Ω，

電路中的電流為I===0.02A，

電壓表的示數(shù)為 U₁=IR₁=0.02A×200Ω=4V．

答：當培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度為40℃時電壓表的示數(shù)為4V；

（3）當電壓表的示數(shù)為U₁=8V時，

此時電路中的電流為I===0.04A=40mA＞30mA；

當I_m=30mA時，電路的總電阻為R_總===400Ω，

熱敏電阻的阻值為R₀=R﹣R₁=400Ω﹣200Ω=200Ω，由圖可知t=60℃，

此時熱敏電阻R₀消耗的電功率為P₀=I²R₀=（0.03A）²×200Ω=0.18W．

答：電路能夠測量的最高溫度為60℃；此時熱敏電阻R₀消耗的電功率為0.18W．