探究發(fā)光二極管的導(dǎo)電特性
資料:圖a是一種重要的電子元件:晶體二極管,在電路中符號(hào)如圖b.它是由半導(dǎo)體材料制成的,有兩根引線,一根為正極,另一根為負(fù)極.有一種常見(jiàn)的二極管在導(dǎo)電時(shí)能發(fā)光,這種二極管叫做發(fā)光二極管(如圖c),其電路符號(hào)如圖d.
二極管的導(dǎo)電性能很特殊,它只允許電流從它的正極流向負(fù)極,不允許從負(fù)極流向正極.這很像自行車(chē)氣流從打氣筒流向車(chē)胎.
小麗和小明認(rèn)真閱讀完資料后,激起他們探究的欲望,決定合作實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二極管的這一特殊導(dǎo)電性.
小麗設(shè)計(jì)出如圖1所示的電路.正準(zhǔn)備連接電路時(shí),小明提醒她這樣的電路有問(wèn)題,二極管可能會(huì)被燒壞,于是他們?cè)陔娐分写弦换瑒?dòng)變阻器.
(1)閉合開(kāi)關(guān)前,滑片應(yīng)位于______(選填“a”或“b”)端.
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):
①當(dāng)電源反接時(shí)(如圖2),無(wú)論怎么移動(dòng)滑片,電流表都______示數(shù)(選填“有”或“無(wú)”).
②當(dāng)電源正接時(shí)(如圖3),剛閉合開(kāi)關(guān),觀察發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù),二極管也不發(fā)光.
他們疑惑了,是不是電路中有斷路情況發(fā)生?于是他們找來(lái)一電壓表,當(dāng)接c、d兩根引線時(shí),發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù),示數(shù)為1.4V,電路無(wú)斷路情況,此時(shí)他們更加疑惑了.
后來(lái),小明無(wú)意中移動(dòng)了滑片,眼尖的小麗發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變大,電流表也有示數(shù).對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象他們很興奮,猜想當(dāng)電源正接時(shí)二極管導(dǎo)電性能是不是與它兩端的電壓大小有關(guān)呢?他們認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn),并將記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)填入下表.
電壓/V | 1.4 | 1.5 | 1.7 | 1.9 | 2.0 | 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | 2.5 |
電流/mA | 0 | 0 | 2.0 | 4.0 | 12.0 | 22.0 | 32.0 | 42.0 | 52.0 | 60.0 |
(2)分析①和②現(xiàn)象,可知晶體二極管具有______(填“單”或“雙”)向?qū)щ姷奶匦裕?br/>(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法,在所給的坐標(biāo)紙上作出這個(gè)二極管的U-I圖線;
(4)兩人發(fā)現(xiàn)當(dāng)二極管兩端的正向電壓達(dá)到1.9V后正常工作,則從表格中收集到的數(shù)據(jù)以及U-I圖線可以看出這種二極管正常工作前后的導(dǎo)電情況有何區(qū)別?______;
(5)若電源電壓為6V,當(dāng)電流表示數(shù)為12.0mA時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為_(kāi)_____Ω.
(6)使用發(fā)出兩種色光的二極管,分別指示電動(dòng)機(jī)正反兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向,可以幫助操作人員及時(shí)發(fā)覺(jué)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否符合需要.為此小麗和小明設(shè)計(jì)出符合需要的模擬電路.
[實(shí)驗(yàn)步驟](1)接通開(kāi)關(guān),二極管甲導(dǎo)通,發(fā)紅光,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn).
(2)調(diào)換電池組正、負(fù)極,接通開(kāi)關(guān),二極管乙導(dǎo)通,發(fā)綠光,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn).
根據(jù)小麗和小明的設(shè)計(jì)思路,請(qǐng)你將二極管甲填入虛線框內(nèi).