Question

16．發(fā)光晶體二極管是用電器上做指示燈用的一種電子元件．它的電路符號如圖甲所示，正常使用時，帶“+”號的一端接高電勢，“-”的一端接低電勢．某同學用實驗方法測得它的兩端的電壓U和通過它的電流I的關(guān)系數(shù)據(jù)如表所示．

U/V	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	12.0	19.0	24.0	30.0	37.0

（1）在圖乙中的虛線框內(nèi)畫出該同學的實驗電路圖．（除電源、開關(guān)、滑動變阻器外，實驗用電壓表V：內(nèi)阻R_V約為10kΩ；電流表mA：內(nèi)阻R_A約為100Ω）
（2）在圖丙中的小方格紙上用描點法畫出二極管的伏安特性曲線．

（3）若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.5V，而電源是由內(nèi)阻不計、電動勢為3V的供電系統(tǒng)提供的．請根據(jù)所畫出的伏安特性曲線上的信息，分析應(yīng)該串聯(lián)一個阻值25Ω電阻再與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態(tài)．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）由表格數(shù)據(jù)可知，該實驗中電壓從零開始變化，故應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法，根據(jù)二極管電阻與電表內(nèi)阻關(guān)系確定電流表的接法，然后作出電路圖；
（2）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系中描出對應(yīng)的點，然后作出圖象；
（3）由圖象可得出二極管的電流，由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得出串聯(lián)電阻兩端的電壓，由歐姆定律可得出串聯(lián)的電阻．

解答 解：（1）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù)，可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的，變化的范圍大約在100Ω～500Ω之間．故電流表的內(nèi)阻對測量影響較大，利用電流表外接法誤差小．而測量數(shù)據(jù)應(yīng)從0開始，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，電路圖如圖所示：

（2）應(yīng)用描點法作圖，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，圖象如圖所示：

（3）由U-I圖線可知，當二極管的工作電壓為2.5V時，工作電流約為20mA，由串聯(lián)電路的特點知，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為0.5V，故得應(yīng)串的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5}{20×1{0}^{-3}}$=25Ω．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）圖象如圖所示；（3）25．

點評 確定滑動變阻器與電流表的接法是正確作出電路圖的關(guān)鍵，要掌握應(yīng)用圖象處理問題的方法；對于非線性元件，要注意應(yīng)用圖象求出其工作電壓和電流； 同時對于實驗題要注意電學規(guī)律的正確應(yīng)用．