Question

發光晶體二極管是用電器上做指示燈用的一種電子元件．它的電路符號如圖（甲）所示，正常使用時，帶“+”號的一端接高電勢，帶“-”的一端接低電勢．某同學用實驗的方法測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的關系數據如表中所示．

U/V	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	13.0	19.0	24.0	30.0	37.0

①在圖（乙）中的虛線內畫出該同學的實驗電路圖．（實驗用電壓表V：內組R_V約為10kΩ，電流表mA：內阻R_mA約為100Ω）
②在圖（丙）中的小方格紙上用描點法畫出二極管的伏安特性曲線．
③若發光二極管的最佳工作電壓為2.0V，而電源是由內阻不計、電動勢為3V的供電系統提供的．請根據所畫出的伏安特性曲線上的信息，分析應該串聯一個阻值多大的電阻再與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態？（結果保留二位有效數字）

Answer 1

①同時測定二極管上的電流和電壓時，由歐姆定律分析表格中的每一組數據，可以看出發光二極管的電阻是變化的，變化的范圍大約在100Ω～500Ω之間．故電流表的內阻對測量影響較大，利用電流表外接法誤差小．而測量數據應從0開始，用滑動變阻器分壓式接法，才能得到足夠多的數據；
電路圖如圖所示：



②將表格提供的數據在方格紙上描點，可畫出U-I圖線如圖丙中的曲線所示．



③根據U-I圖線可知，當二極管的工作電壓為2.0V時，工作電流約為12mA，按串聯電路的特點知，串聯電阻上分到電壓應為1.0V，故得應串的電阻為：R=

U

I

=

1

12×10-3

Ω=83Ω．（81Ω-86Ω均可）
故答案為：①如圖所示；②如圖所示；③應該串聯一個阻值83Ω的電阻再與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態．