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量溫度的變化,且反應(yīng)快,精度高.
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李明同學(xué)為了檢測他家蔬菜大棚內(nèi)的溫度變化,他用熱敏電阻設(shè)計了一個如圖所示的電路,其中電源電壓是3V,熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖象如圖所示,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.
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(1)請你幫他計算,改造成的氣溫表能測量的最高溫度是多少?寫
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出計算過程.
(2)結(jié)合圖象分析,你認(rèn)為李明設(shè)計的電路有什么不妥之處?
(3)在保持現(xiàn)有元件不變的條件下,在增添一個電阻,你能想辦法使該氣溫表的量程擴(kuò)大到80℃嗎?請在方框中畫出你設(shè)計的電路圖,并通過計算求出新增電阻的阻值.
(4)根據(jù)你設(shè)計的電路,通過計算說明,此氣溫表的0℃應(yīng)與電流表刻度盤的什么刻度對應(yīng)?
(1)因電流表的使用時不能超過它的量程,所以當(dāng)電流表達(dá)到滿刻度時,電路中的電流為100mA=0.1A;
此時,電路中的電阻為:R=
=
=30Ω;
由圖象可知,熱敏電阻的阻值為30Ω時溫度為25℃.
答:氣溫表能測量的最高溫度是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)計的電路不妥.
(3)由圖象可知,氣溫是80℃時,熱敏電阻的阻值為5Ω時,
為使氣溫表的量程擴(kuò)大到80℃,即氣溫達(dá)到80℃時,電路中的電流不能超過0.1A,又因此時熱敏電阻的阻值為5Ω,所以在電路中串聯(lián)一個電阻,如圖:
當(dāng)電流表達(dá)到滿刻度時,電路中的電阻為30Ω,即R
總=30Ω.
所以串聯(lián)的電阻為R
2=R
總-R
1=30Ω-5Ω=25Ω.
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答:新增電阻的阻值為25Ω.
(4)由圖象可知:0℃時,熱敏電阻的阻值為100Ω,此時,電路總的電流是:I=
=
=0.024A=24mA;
答:氣溫表的0℃應(yīng)與電流表刻度盤的24mA的位置對應(yīng).