Question

【題目】發光二極管(LED)是一種被廣泛應用到顯示器、照明等各領域的非純電阻元器件，它把電能轉化為光能和熱能．某興趣小組為探究工作電壓是“1.4～4 V”、最大正向直流電流是“5～20 mA”的LED管的I－U曲線，并依此實驗計算發光二極管效率達最大時其電阻和輻射的光功率，設計了如圖甲所示的實驗電路．

甲 乙　　　　　　　　　　　丙

實驗室備有以下器材

電流表A1：量程0～25 mA，內阻約為50 Ω；

電流表A2：量程0～200 mA，內阻約為10 Ω；

電壓表V：量程0～5 V，內阻約為102 kΩ；

滑動變阻器R1：阻值范圍0～15 Ω，最大電流1 A；

滑動變阻器R2：阻值范圍0～1 kΩ，最大電流100 mA；

直流電源E：輸出電壓6 V，內阻不計；

開關S、導線若干．

(1)為了提高實驗結果的準確性，電流表應選擇____；滑動變阻器應選用_____．(以上填器材代號)

(2)實驗小組根據實驗得到的數據描點繪出了如圖乙所示的I－U圖象，而發光二極管(LED)的效率η與通過二極管的電流I的關系曲線如圖丙所示．其中發光二極管的效率η是指輻射的全部光功率P與供給發光二極管的電功率的比值．則發光二極管效率達最大時其電阻RL＝______Ω，輻射的光功率P＝____W.

Answer 1

【答案】 (1). A1 ； (2). R1 ； (3). 106.7； (4). 5.76×10－3；

【解析】(1)由于發光二極管中電流為5～20 mA，為了提高實驗結果的準確性，電流表應該選擇量程為0～25 mA的A1.由于實驗電路采用滑動變阻器分壓接法，滑動變阻器應該選擇阻值范圍小的R1.

(2)根據題圖丙，發光二極管效率達到最大時對應的電流為6 mA，根據題圖乙電流為6 mA對應的電壓為1.6 V，發光二極管輸入功率P＝UI＝9.6×10－3 W，由，解得．由于發光二極管是非純電阻元件，故不能用 求解二極管的電阻，發光二極管效率最大時，由 ，解得

故本題答案是：. (1). A1 (2). R1 (3). 106.7 (4). 5.76×10－3