Question

3．LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活．某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500Ω，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同．
實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：
A．電流表A₁（量程為0至10mA，內(nèi)阻R_A1約為5Ω）
B．電流表A₂（量程為0至2mA，內(nèi)阻R_A2=15Ω）
C．定值電阻R₂=1485Ω
D．定值電阻R₁=685Ω
E．滑動(dòng)變阻器R（0至1kΩ）一只
F．電壓表V（量程為0至15V，內(nèi)阻R_V約為1kΩ）
G．蓄電池E（電動(dòng)勢(shì)為5V，內(nèi)阻很�。�
F．開(kāi)關(guān)S一只
（1）如圖所示，請(qǐng)選擇合適的器材，電表1為A，電表2為B，定值電阻為C．（填寫(xiě)器材前的字母編號(hào)）
（2）將采用的電路圖補(bǔ)充完整．
（3）寫(xiě)出測(cè)量LED燈工作時(shí)的電阻表達(dá)式R_x=$\frac{b（{R}_{2}+{R}_{A2}）}{a-b}$（填字母，電表1讀數(shù)用a表示，電表2讀數(shù)用b表示．），當(dāng)表達(dá)式中的電表讀數(shù)b（選填“a”或“b”）達(dá)到2.0mA，記下另一電表的讀數(shù)代入表達(dá)式，結(jié)果為L(zhǎng)ED燈正常工作時(shí)電阻．

Answer 1

分析 滑動(dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于LED的電阻，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．LED燈的額定電壓為3V，題目所給的電壓表量程太大，測(cè)量不準(zhǔn)確，需通過(guò)電流表和定值電阻改裝一個(gè)電壓表，因?yàn)橥ㄟ^(guò)LED的電流較小，可以用題目中的電壓表當(dāng)電流表使用．根據(jù)閉合電路歐姆定律求出LED正常工作時(shí)的電阻，根據(jù)歐姆定律得出LED電壓為3V時(shí)，得到LED的電阻．

解答 解：（1）（2）要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，需測(cè)量LED燈兩端的電壓和通過(guò)LED燈的電流，
由于電壓表的量程較大，測(cè)量誤差較大，不能用已知的電壓表測(cè)量LED兩端的電壓，可以將電流表A₂與定值電阻串聯(lián)改裝為電壓表測(cè)量電壓；
改裝電壓表的內(nèi)阻：R=$\frac{{U}_{LED額}}{{I}_{A2滿偏}}$=$\frac{3}{0.002}$=1500Ω，A₂的內(nèi)阻約為15Ω，則定值電阻應(yīng)選C；
LED燈正常工作時(shí)的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{500}$=mA左右，故電表1選用A；
因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于LED的電阻，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．電路圖如圖所示，

由以上分析可知，電表1為A，電表2為B，定值電阻為C．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律知，燈泡兩端的電壓U=I₂（R+R_A2），通過(guò)燈泡的電流I=a-b，所以LED燈正常工作時(shí)的電阻R_X=$\frac{U}{I}$=$\frac{b（{R}_{2}+{R}_{A2}）}{a-b}$
改裝后的電壓表內(nèi)阻為R_V=1485+15Ω=1500Ω，則當(dāng)b=2.0mA時(shí)，LED燈兩端的電壓為3V，達(dá)到額定電壓，測(cè)出來(lái)的電阻為正常工作時(shí)的電阻．
故答案為：（1）A；B；C；（2）電路圖如圖所示；（2）$\frac{b（{R}_{2}+{R}_{A2}）}{a-b}$；b；2.0mA

點(diǎn)評(píng) 本題的難點(diǎn)在于正確分析電路結(jié)構(gòu)；并掌握電表的改裝原理；再根據(jù)測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可．