Question

13．發(fā)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1所示，正常使用時，帶“+”號的一端接高電勢，帶“-”號的一端接低電勢，某同學用實驗的方法測得它兩端的電壓U₀和通過它的電流I的數(shù)據(jù)，并記錄在下表中：

U0/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	25.8	39.0

（1）在圖2中虛線框內(nèi)畫出該同學的實驗電路圖，所用的實驗器材有：量程為5V的電壓表V，其內(nèi)阻約為10kΩ；量程為50mA的電流表A，內(nèi)阻約為100Ω；直流電源E；滑動變阻器R；開關(guān)S；導線若干．
（2）在圖3中的方格紙上用描點法畫出二極管的伏安特性曲線，并由此判斷該二極管的電阻隨所加電壓的增大而減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）．
（3）已知該發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.7V，現(xiàn)用6V穩(wěn)壓電源供電，需要串聯(lián)一個電阻R才能使二極管工作在最佳狀態(tài)，試運用伏安特性曲線計算R的阻值為83Ω（取整數(shù)）．

Answer 1

分析 ①由表格數(shù)據(jù)可知，該實驗中電壓從零開始變化，故應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法；
②用表格中的數(shù)據(jù)可以描點，并用平滑的曲線將各點相連；
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(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)阻對測量影響較大，利用電流表外接法誤差�。�而測量數(shù)據(jù)應(yīng)從0開始，用滑動變阻器分壓式接法，才能得到足夠多的數(shù)據(jù)；
電路圖如圖所示：

②將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點，可畫出U-I圖線如圖丙中的曲線所示．圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，由圖可知，電阻隨電壓的增大而減小；

③根據(jù)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(lián)電路的特點知，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=$\frac{U}{I}$=$\frac{1}{12×1{0}^{-3}}$Ω=83Ω．
故答案為：①如圖所示；②如圖所示，減小；③83．

點評 本題考查描繪燈泡伏安特性曲線的實驗；對于非線性元件，要注意應(yīng)用圖象求出其工作電壓和電流； 同時對于實驗題要注意電學規(guī)律的正確應(yīng)用．