现有两个电阻元件,其中一个是由金属材料制成的,它的电阻随温度的升高而增大,另一个是由半导体材料制成的,其电阻随温度的升高而减小。现对其中一个电阻元件R0进行测试,测得其电流与加在它两端的电压值,测试数据如下表:
次数 物理量 | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 第六次 | 第七次 | 第八次 |
U/V | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 | 1.20 | 1.40 | 1.60 | 1.80 |
I/A | 0.20 | 0.45[ | 0.80 | 1.25 | 1.80 | 2.45 | 3.20 | 4.05 |
(1)请根据表中数据,判断元件R0可能是由上述哪类材料制成的?并说明理由。
(2)把定值电阻R和元件R0接入如图所示的电路中,闭合开关后,电流表读数为1.8A。已知电路中电源电压恒为3V,此时定值电阻R的电功率为多大?
(3)分析表中数据,写出通过元件R0的电流I和元件R0两端的电压U之间的关系式。
解析:
(1)计算其电阻可以发现,电流增大后,其电阻分别为:
5Ω、1.33Ω、1Ω、0.8Ω……,可见,其电阻变小。也即其电阻随温度的升高而变小。(电功率越大,其温度就越高)。可见这种物质为半导体;
(2)从表格可见,当其电流为1.8A时,半导体电阻两端的电压为1.20V,故定值电阻两端的电压为:
UR=U-U0=3V-1.20V=1.80V
定值电阻消耗的电功率:
PR=URIR=1.80V×1.80A=3.24W
(3)从表格中的数据可以看出,其电流与电压不成正比和反比。所以不是线性函数。设其关系为二次函数,可能的表达式分别为:
U=kI2 以及
I=kU2
代入数据,求出k值发现正确的为:
I=1.25U2
答案:
(1) 半导体;
(2) 3.24W
(3)I=1.25U2
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