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(hào)如圖甲所示，正常使用時(shí)，帶“+”號(hào)的一端接高電勢(shì)，“-”的一端接低電勢(shì)．某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得它的兩端的電壓U和通過(guò)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(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．（除電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器外，實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3V的供電系統(tǒng)提供的．請(qǐng)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(gè)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(shí)驗(yàn)中電壓從零開(kāi)始變化，故應(yīng)采用滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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(duì)測(cè)量影響較大，利用電流表外接法誤差�。�而測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)從0開(kāi)始，滑動(dòng)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(diǎn)法作圖，根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖象，圖象如圖所示：

（3）由U-I圖線可知，當(dāng)二極管的工作電壓為2.5V時(shí)，工作電流約為20mA，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)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(diǎn)評(píng) 確定滑動(dòng)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(wèn)題的方法；對(duì)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(shí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)題要注意電學(xué)規(guī)律的正確應(yīng)用．