Termistor jako czujnik temperatury
Źródło: Matura fizyka rozszerzona 11.8 — Matura maj 2016, formuła 2015 (MFA-R1_1P), zad. 14
Opór termistora maleje ze wzrostem temperatury (wykres: ok. 15 kΩ przy 0∘C, 1,5 kΩ przy ok. 55∘C). Termistor 𝑅𝑡 połączono szeregowo z opornikiem 𝑅 = 500 Ω i źródłem 12 V; woltomierz (o bardzo dużym oporze) mierzy napięcie na oporniku 𝑅.
Podpunkt 14.1
Uzupełnij: Wzrost temperatury termistora powoduje (zwiększenie / zmniejszenie) jego oporu, a tym samym (zwiększenie / zmniejszenie) oporu całkowitego. Wzrost oporu termistora spowoduje (zwiększenie / zmniejszenie) natężenia prądu, a w konsekwencji napięcie wskazywane przez woltomierz (się zwiększy / się zmniejszy). (0–2 pkt)
Podpunkt 14.2
Oblicz opór termistora, gdy woltomierz wskazuje 3 V, i odczytaj temperaturę wody. (0–4 pkt)
Podpunkt 14.3
Dlaczego pomiar przestanie być poprawny, gdy natężenie prądu znacznie wzrośnie? (0–1 pkt)
Odpowiedź
Podpunkt 14.1
Uzupełnienia: zmniejszenie; zmniejszenie; zmniejszenie; się zmniejszy.
Podpunkt 14.2
Temperatura: około 55°C; opór termistora 1500 Ω.
Podpunkt 14.3
Prąd ogrzewa termistor, więc wskazanie może zawyżać temperaturę otoczenia.
Rozwiązanie
Podpunkt 14.1
zmniejszenie; zmniejszenie; zmniejszenie; się zmniejszy.
Podpunkt 14.2
𝐼 = 𝑈𝑅 𝑅 = 3 500 = 6 ⋅ 10−3 A; napięcie na termistorze 12 − 3 = 9 V; 𝑅𝑡 = 9 6⋅10−3 = 1500 Ω. Z wykresu: 𝑇 ≈ 55∘C.
Podpunkt 14.3
Prąd nagrzewa termistor (ciepło Joule’a, 𝑃 = 𝐼2𝑅𝑡) – jego temperatura będzie wyższa od temperatury otoczenia, więc wskazanie nie będzie odpowiadać temperaturze otoczenia.