Question

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熱敏電阻

熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度特性不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)。PTC熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越大，NTC熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越低。目前普遍使用的熱敏電阻器中有陶瓷熱敏電阻器和有機(jī)材料熱敏電阻器。圖甲、乙分別為這兩種熱敏電阻的阻溫曲線圖。

熱敏電阻常用在過流保護(hù)上。室溫下電阻較小，而當(dāng)電路因短路或過載故障而出現(xiàn)過大電流時(shí)，熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過一定值（轉(zhuǎn)變點(diǎn)）時(shí)，電阻瞬間劇增，回路中的電流迅速減小到安全值而起保護(hù)作用。當(dāng)故障排除后，熱敏電阻還可正常使用，所以其又經(jīng)常被人們稱為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。當(dāng)溫度超過轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度時(shí)，電阻隨溫度變化更大的更適宜制作自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。

熱敏電阻還可用在溫度控制及溫度補(bǔ)償上。生活中的電蚊香加熱器（如圖丙）就是采用圖甲所示的陶瓷熱敏電阻代替電熱絲作為恒溫加熱器的。它的工作原理如圖丁，當(dāng)把電蚊香片放入后，接上電源即可對其加熱驅(qū)蚊、滅蚊。航天器在太空工作，當(dāng)進(jìn)入地球陰影時(shí)溫度會(huì)急劇降低，航天器上的一些金屬電阻元件的阻值會(huì)減小，而當(dāng)太陽直射時(shí)溫度又會(huì)升得很高，它們的阻值會(huì)增大。這一問題對于需要精確工作的航天器而言，常常是致命的傷害。為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，可以串聯(lián)一個(gè)熱敏電阻對其進(jìn)行補(bǔ)償。

（1）圖甲中的陶瓷熱敏電阻在溫度低于170℃時(shí)具有_________(PTC/NTC)效應(yīng)。

圖乙中的有機(jī)材料熱敏電阻屬于_______(PTC/NTC)熱敏電阻。

（2）航天器在太空工作，需給金屬電阻元件串聯(lián)一個(gè)__(陶瓷/有機(jī)材料/NTC)熱敏電阻對其進(jìn)行補(bǔ)償。

（3）在電路正常時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲消耗的電功率很________。

（4）制作自恢復(fù)保險(xiǎn)絲適宜選擇____________(陶瓷/有機(jī)材料/NTC)熱敏電阻。

（5）當(dāng)將圖丙所示的電蚊香加熱器接入電路后，其功率隨時(shí)間變化的圖象最可能的是(  )

 

Answer 1

【答案】

NTC、PTC（2）NTC （3）小 （4）有機(jī)材料 （5）C

【解析】

試題分析：根據(jù)PTC熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越大和NTC熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越低的特點(diǎn)分析即可。根據(jù)航天器在太空中的工作特點(diǎn)可知應(yīng)串聯(lián)的熱敏電阻是具有當(dāng)溫度降低阻值會(huì)升高，而當(dāng)溫度升高時(shí)，阻值會(huì)降低的特點(diǎn)．由此判斷可知串聯(lián)的是具有NTC效應(yīng)的熱敏電阻。在電路正常時(shí)，室溫下熱敏電阻的阻值最小，根據(jù)P=I²R可知保險(xiǎn)絲消耗的電功率很小。保險(xiǎn)絲的電阻必須是溫度越高阻值越大，且超過一定值（轉(zhuǎn)變點(diǎn)）時(shí)，電阻值瞬間劇增；根據(jù)這一特點(diǎn)找出符合的材料即可。根據(jù)電蚊香加熱器里的電阻值的變化特點(diǎn)，利用分析功率的變化規(guī)律。

（1）由甲圖可知：陶瓷熱敏電阻在溫度低于170℃時(shí)，電阻值是隨溫度升高而降低的，所以具有NTC效應(yīng)．

由乙圖可知：在溫度低于170℃時(shí)，電阻值是隨溫度升高而變大，所以有機(jī)材料熱敏電阻屬于PTC熱敏電阻。

（2）因?yàn)楹教炱髟谔�空工作，�?dāng)進(jìn)入地球陰影時(shí)溫度會(huì)急劇降低，航天器上的一些金屬電阻元件的阻值會(huì)減小，而當(dāng)太陽直射時(shí)溫度又會(huì)升得很高，它們的阻值會(huì)增大．所以為了對其進(jìn)行補(bǔ)償，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)能在溫度降低阻值會(huì)升高，溫度升高時(shí)阻值會(huì)降低的電阻．即具有NTC效應(yīng)的熱敏電阻。

（3）因?yàn)樵陔娐氛�常時(shí)，熱敏電阻是串聯(lián)在電路中，并且處于室溫的環(huán)境下，阻值最小，根據(jù)P=I²R可知保險(xiǎn)絲消耗的電功率很小。

（4）由保險(xiǎn)絲的工作特點(diǎn)知：保險(xiǎn)絲必須是溫度越高阻值越大，且超過一定值（轉(zhuǎn)變點(diǎn)）時(shí)，電阻瞬間劇增，所以由甲乙圖可知具有這一特點(diǎn)的是有機(jī)材料熱敏電阻；所以應(yīng)選用有機(jī)材料制作保險(xiǎn)絲．

（5）生活中的電蚊香加熱器是采用陶瓷熱敏電阻代替電熱絲作為恒溫加熱器的，而陶瓷熱敏電阻其阻值特點(diǎn)是隨溫度的升高先降低，超過一定的溫度時(shí)阻值升高的很快，減小加熱，然后溫度減低，阻值減小，阻值減小，再次加熱，這樣反復(fù)使加熱功率保持幾乎不變；根據(jù)和電源電壓不變的條件可知，加熱器的功率是先變大、再降低，最后功率幾乎保持不變；故圖象C符合。

考點(diǎn)：此題考查的是熱敏電阻。

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生對閱讀材料和圖象的理解及應(yīng)用，會(huì)從材料和圖象中找出知識點(diǎn)，這是物理中常用方法，應(yīng)熟練應(yīng)用．在應(yīng)用圖象信息時(shí)重點(diǎn)掌握：①圖象中坐標(biāo)的含義；②圖象的變化。