现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控,测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。如图甲所示的电路,将热敏电阻Ro置于细菌培养箱内,其余都置于箱外。这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度,又可以通过电压表的示数来表示箱内温度。已知该电路中电源电压是l2 V,定值电阻R的阻值是200 Ω。热敏电阻Ro的阻值随温度变化的关系如图乙所示。求:
(1)当培养箱内的温度降低时,电流表的示数如何变化?
(2)当培养箱.内的温度为40℃时,电压表的示数是多大?
(3)已知电流表的量程是0 ~30 mA,电压表的量程是0~8 V,则此电路能够测量的最 高温度是多大?此时热敏电阻Ro消耗的电功率是多大?
解析:
(1)当箱内温度降低时,热敏电阻的阻值根据图乙知变小。原电路中的总电阻变小,总电流变大,电流表的示数变大。
(2)当箱内温度为40℃时,由图乙知热敏电阻的大小为400Ω。定值电阻中的电流大小为:
IR=I= | U | = | 12V | = | 0.05A | |
R0+R | 40Ω+200Ω |
定值电阻两端的电压,即电压表的示数是:
UR=IRR=0.05A×200Ω=10V
(3)当温度变高时,电路中的电流变大,使电流表的示数和电压表的示数都变大。电流表的最大值为30mA,电压表最大的示数为8V。当电路中的电流为I1=30mA时,总电阻为:
R总= | U | = | 12V | =400Ω |
I1 | 30×10-3A |
此时电压表的示数为:
U’=IR’R=I1R=30×10-3A×200Ω=6V<8V
显然电压表是安全的,此时热敏电阻为:
R01=R总-R=400Ω-200Ω=200Ω
查图乙知,此时的温度为60℃。即电路能够测量的最高温度为60℃。这时R0消耗的电功率为:
P0=U0I0=(U-U’)I1=(12V-6V) ×30×10-3A=0.18W
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