Задание 1, страница 166 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

Приведите примеры использования термисторов.

Термистор (или терморезистор) — это полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно зависит от температуры. Эта зависимость позволяет использовать его в качестве чувствительного элемента для измерения и контроля температуры, а также для температурной компенсации и защиты электрических цепей. Существует два основных типа термисторов: NTC (Negative Temperature Coefficient) с отрицательным температурным коэффициентом, у которых сопротивление уменьшается с ростом температуры, и PTC (Positive Temperature Coefficient) с положительным температурным коэффициентом, у которых сопротивление резко возрастает при достижении определённой температуры. Зависимость сопротивления $R$ от температуры $T$ для NTC-термистора часто описывается экспоненциальной моделью: $R(T) = R_0 \cdot e^{B(\frac{1}{T} - \frac{1}{T_0})}$, где $R_0$ — сопротивление при базовой температуре $T_0$, а $B$ — коэффициент, характеризующий материал.

Благодаря своей высокой чувствительности, малым размерам и низкой стоимости термисторы нашли широкое применение в различных областях.

Измерение температуры
Термисторы являются основными компонентами в цифровых термометрах различного назначения: медицинских, бытовых (комнатных и уличных), промышленных и лабораторных. Электронная схема измеряет сопротивление термистора, и микроконтроллер вычисляет температуру по заложенной в его память калибровочной кривой, после чего выводит значение на дисплей. Высокая чувствительность NTC-термисторов позволяет измерять температуру с точностью до сотых долей градуса.

Бытовая техника
Практически в каждом современном бытовом приборе есть термисторы для контроля температурных режимов.
- Холодильники и морозильные камеры: термисторы измеряют температуру внутри камер и подают сигнал на блок управления для включения или выключения компрессора, поддерживая заданную температуру.
- Духовки, мультиварки и микроволновые печи: используются для точного регулирования температуры приготовления пищи. В некоторых моделях есть специальные щупы с термистором на конце для измерения температуры внутри продукта.
- Кондиционеры и системы отопления (включая "умный дом"): измеряют температуру воздуха в помещении для автоматического поддержания комфортного климата.
- Стиральные и посудомоечные машины: контролируют температуру нагрева воды в соответствии с выбранной программой.
- Электрические чайники и кофемашины: обеспечивают нагрев воды до оптимальной температуры для заваривания.

Автомобильная промышленность
В современном автомобиле используется несколько десятков термисторов для контроля работы различных систем.
- Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ): один из важнейших датчиков двигателя. Его показания используются электронным блоком управления (ЭБУ) для корректировки состава топливно-воздушной смеси, угла опережения зажигания и управления вентилятором системы охлаждения.
- Датчик температуры всасываемого воздуха: измеряет температуру воздуха, поступающего в двигатель. Это позволяет ЭБУ рассчитать плотность воздуха и оптимизировать подачу топлива.
- Системы климат-контроля: датчики измеряют температуру в салоне и за бортом для автоматического управления отопителем и кондиционером.
- Датчики температуры масла в двигателе или коробке передач.

Электроника и защита цепей
- Ограничение пускового тока: NTC-термисторы устанавливаются последовательно в цепь питания импульсных блоков питания. В момент включения (когда термистор холодный) его высокое сопротивление ограничивает бросок тока, защищая компоненты схемы. После разогрева собственным током сопротивление термистора падает до незначительной величины, и он почти не влияет на работу устройства.
- Защита от перегрева: PTC-термисторы используются для защиты компонентов от перегрева. Их размещают вблизи или на корпусе защищаемого элемента (электродвигателя, трансформатора, аккумуляторной батареи). При нормальной температуре сопротивление PTC-термистора низкое. Если температура превышает допустимый порог, его сопротивление резко возрастает в сотни и тысячи раз, что приводит к ограничению тока в цепи или срабатыванию схемы защиты.

Медицинское оборудование
Помимо электронных градусников, термисторы применяются в более сложном оборудовании, где требуется точный контроль температуры. Например, в инкубаторах для новорожденных, в аппаратах искусственной вентиляции легких для контроля температуры и влажности подаваемого воздуха, а также в диализных аппаратах для мониторинга температуры растворов.

Ответ: Термисторы широко применяются для измерения и контроля температуры, а также для защиты электрических цепей. Основные примеры использования включают: бытовую технику (холодильники, духовки, кондиционеры), автомобильную электронику (датчики температуры двигателя и воздуха), промышленное и медицинское оборудование (цифровые термометры, системы контроля), а также для ограничения пусковых токов и защиты от перегрева в блоках питания и аккумуляторных батареях.