Question

3．晚會舞臺上使用了近1 500平方米的LED（發(fā)光二極管）屏幕，隨著節(jié)目變換背景，視覺上有3D效果，令觀眾耳目一新．與普通的光源相比，LED具有高亮度、低能耗等優(yōu)點(diǎn)．如圖甲所示是它的實物圖和元件符號．為了進(jìn)一步研究LED的特性，小華把一個額定電壓為3V的LED接入電源電壓恒為4.5V的電路，如圖乙所示．

（1）閉合開關(guān)S，LED發(fā)光；斷開S，改變電源的正負(fù)極后閉合S，LED卻不發(fā)光，可見，LED具有單向（填“單向”或“雙向”）導(dǎo)電性；
（2）移動滑片P，測得電流表與電壓表的示數(shù)變化關(guān)系如圖丙所示．當(dāng)該LED正常工作時，電阻為多少？此時變阻器R接入電路的阻值多大？

Answer 1

分析 （1）由LED是否發(fā)光，來判斷電路中是否有電流，并由此判定LED是否是導(dǎo)體，以及導(dǎo)電的單向、雙向問題．
（2）當(dāng)該LED正常工作時其兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖丙讀出通過的電流，利用歐姆定律求出LED正常工作時的電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻．

解答 接：（1）閉合開關(guān)S，LED發(fā)光；斷開S，改變電源的正負(fù)極后閉合S，LED卻不發(fā)光說明它具有單向?qū)щ娦裕?br />（2）當(dāng)LED正常發(fā)光時，它兩端的電壓U_LED=3V，由圖丙可知，此時通過它的電流I=20mA=0.02A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，該LED燈正常發(fā)電的電阻：
R_LED=$\frac{{U}_{LED}}{I}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_LED=4.5V-3V=1.5V，
則此時變阻器接入電路中的阻值：
R′=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.02A}$=75Ω．
答：（1）單向；
（2）當(dāng)該LED正常工作時，電阻為150Ω，此時變阻器R接入電路的阻值為75Ω．

點(diǎn)評 本題考查了二極管的材料和單向?qū)щ娦�、串�?lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用，注重考查了學(xué)生的讀圖能力及相關(guān)的計算．