Question

（2005?河?xùn)|區(qū)二模）發(fā)光二極管是一種應(yīng)用廣范的電子器件，可做指示燈、裝飾燈等．它的電路圖符號(hào)如圖甲所示．正常使用時(shí)“+”的一端接高電勢(shì)，“-”一端接低電勢(shì)．某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得它兩端的電壓U和通過它的電流I的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表：

U/V	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0	2.2	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.4	0.9	1.5	2.3	3.2	4.3	5.4	6.8	9.3	12	15	19	24	30	37

（1）在圖乙中的方框中畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖（實(shí)驗(yàn)用電壓表內(nèi)阻R_V約為10kΩ，電流表內(nèi)阻R_A約為100Ω，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)，電源，導(dǎo)線）
（2）在方格紙上用描點(diǎn)法畫出I-U圖線
（3）若發(fā)光二極管最佳工作電壓為2.0V，而電源是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3V的干電池，根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析，應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態(tài)？

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小．而測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)從0開始，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2.0V時(shí)，工作電流約為12mA，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)知，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為1.0V，故得應(yīng)串的電阻為：R=

U

I

=

1

12×10-3

Ω=83Ω．（81Ω-86Ω均可）
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）I-U圖象如圖所示；（3）83Ω．

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．