Question

LED發(fā)光二極管新技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，某科技小組一同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)盡可能大范圍描繪出發(fā)光二極管的伏安特性曲線(xiàn)來(lái)研究它的工作特性．
（1）實(shí)驗(yàn)室提供的器材如圖甲所示（其中電壓表內(nèi)阻約20KΩ，電流表內(nèi)阻約200Ω），該同學(xué)已連接了部分導(dǎo)線(xiàn)．請(qǐng)?jiān)谙旅婢�(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)電路圖（用 表示發(fā)光二極管）并在圖甲中以劃線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖連線(xiàn)補(bǔ)充完整

．
（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得這種發(fā)光二極管兩端電壓U和通過(guò)它電流I的數(shù)據(jù)如下表所示：

U/V	0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	12.0	19.0	30.0

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙中畫(huà)出該發(fā)光二極管的I-U圖線(xiàn)

．
（3）若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為12mA，現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)阻不計(jì)的電池組相連，還需串聯(lián)一個(gè)約多大的電阻R=

83.3

Ω（保留三位有效數(shù)字），才能使它工作在最佳狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D乙所示的坐標(biāo)紙中畫(huà)出電阻R的伏安特征圖線(xiàn)

．

Answer 1

分析：（1）描繪該二極管的伏安特性曲線(xiàn)，電壓電流要從0測(cè)起，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)該用分壓式；從表格中數(shù)據(jù)看，二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)該用外接法．
（2）在圖上描出電流和電壓的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用光滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)．
（3）根據(jù)二極管的工作電流結(jié)合I-U圖線(xiàn)求出工作電壓，再求出串聯(lián)的電阻．

解答：解：（1）電壓電流要從0測(cè)起，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)該用分壓式；二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻，電流表應(yīng)該用外接法．電路圖如圖

實(shí)物圖的連接如圖．

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖上描出各點(diǎn)，用光滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)．如圖．


（3）根據(jù)U-I圖線(xiàn)，當(dāng)二極管的工作電壓為2V時(shí)，工作電流約為12mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為1V，
故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：R=

U

I

=

1V

12mA

=83.3Ω
電阻R的伏安特征圖線(xiàn)為：

故答案為
（1）如上圖
（2）如上圖
（3）83.3

點(diǎn)評(píng)：解決本題關(guān)鍵：1、知道多用電表電流的流向及二極管的特性．2、如何選取電流表的內(nèi)外接和滑動(dòng)變阻器的分壓限流接法．
（3）用數(shù)學(xué)描點(diǎn)法描繪圖象，體現(xiàn)了學(xué)科間的整合．