Question

12．二極管是一種半導(dǎo)體元件，其特點是具有單向?qū)щ娦�，電路符號�?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic3/quiz/images/201701/102/d016b6c4.png" style="vertical-align:middle" />．某實驗小組要對一只二極管正向接入電路時的伏安特性曲線進行測繪探究．據(jù)了解，該二極管允許通過的最大電流為50mA．
（1）該二極管外殼的標(biāo)識模糊，同學(xué)們首先用多用電表的歐姆檔來判斷它的正負極：當(dāng)紅表筆接二極管的左端、黑表筆接二極管的右端時，發(fā)現(xiàn)指針的偏角比較小，當(dāng)交換表筆再次測量時，發(fā)現(xiàn)指針有很大偏轉(zhuǎn)，由此可判斷左 （填“左”或“右”）端為二極管的正極．
（2）用多用電表的電阻“×1K”擋，按正確的操作步驟測此二極管的反向電阻，表盤示數(shù)如圖1所示，則該電阻的阻值約為22000Ω．
（3）實驗探究中他們選器材如下：
A．直流電源（電動勢3V、內(nèi)阻不計）
B．滑動變阻器（0～20Ω）
C．電壓表（量程3V、內(nèi)阻約50kΩ）
D．電流表（量程50mA、內(nèi)阻約50Ω）
E．待測二極管電流表（量程0.6A、內(nèi)阻約1Ω）
F． 導(dǎo)線、開關(guān)

①為了精確地描繪出二極管的正向伏安特性曲線，請幫助他們完成如圖2實驗電路設(shè)計（將實驗電路在方框內(nèi)補充完整）．
②同學(xué)們通過采集數(shù)據(jù)，描繪出了該二極管的伏安特性曲線，如圖3所示．同學(xué)們將該二極管與阻值為10Ω的定值電阻串聯(lián)后接到電壓恒為3V的電源兩端，則二極管導(dǎo)通時定值電阻R的功率為0.025W．

Answer 1

分析 （1）二極管具有單向?qū)щ娦�，�?dāng)接反向電壓時，二極管的電阻很大，由歐姆表的示數(shù)可知二極管的極性；
（2）用歐姆表測電阻時要選擇合適的擋位，使指針指在中央刻度線附近；歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù)．
（3）①電源已知，根據(jù)電源的電動勢可以選出電壓表，由圖中示數(shù)可以選出電流表；為了得到范圍較大的測量值，本實驗應(yīng)選擇分壓接法，為了準確應(yīng)選用電流表外接法．
②將10Ω的定值電阻視為電源內(nèi)阻，則畫出電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點為二極管的工作點，則由圖可得出電流和電壓，從而求出功率．

解答 解：（1）二極管具有單向?qū)щ娦裕欢鴼W姆表中指針偏轉(zhuǎn)較大說明電阻較小，即為正向電流；而歐姆表內(nèi)部的電源正極接在黑表筆上，故黑表筆接在二極管的正極處電流較大，故由題意可知，二極管左側(cè)為正；
（2）由圖示表盤可知，歐姆表示數(shù)為：22×1k=22kΩ，由圖示表盤可知，指針指在中央刻度線附近，不需要重新?lián)Q擋測量；
（3）①由題意可知，本實驗要求作出伏安特性曲線，故要求多測數(shù)據(jù)，故應(yīng)采用分壓接法；同時，因二極管電阻較小，故應(yīng)采用電流表外接法；其實驗的原理圖如圖所示；
②將10Ω定值電阻等效為電源內(nèi)阻；在圖中作出電源的伏安特性曲線，如右圖所示：

則兩曲線的交點為二極管工作點，則由圖象可知，二極管的工作電壓約為2.5V；電流約為50mA；
則定值電阻消耗的功率P=I²R=（0.05）²×10=0.025W； 
故答案為：（1）左；（2）22000；（3）①如圖所示；②0.025

點評 本題考查二極管伏安特性曲線的實驗，本題中要注意萬用表的歐姆檔黑表筆接內(nèi)部電源的正極；同時注意二極管的伏安特性曲線的性質(zhì)和應(yīng)用．