Question

19．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(hào)如圖（甲）所示，正常使用時(shí)，帶“+”號(hào)的一端接高電勢(shì)，帶“-”的一端接低電勢(shì)．某同學(xué)用滑動(dòng)變阻器改變阻值的方法用伏特表和毫安電流表測(cè)得二極管兩端的電壓U_D和通過(guò)它的電流I的數(shù)據(jù)，并記錄在下表中：

UD/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	37.0

要求：
①在圖（乙）中的虛線內(nèi)畫(huà)出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖；
②在圖（丙）中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫(huà)出二極管的伏安特性曲線，并判斷該二極管的電阻隨所加電壓的變化怎樣變化；
③已知該發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.5V，現(xiàn)用5V穩(wěn)壓電源供電，需要串聯(lián)一個(gè)電阻R才能使二極管工作在最佳狀態(tài)，試運(yùn)用伏安特性曲線計(jì)算R的阻值（取整數(shù)）．

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(kāi)始變化，故應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法；
（2）用表格中的數(shù)據(jù)可以描點(diǎn)，并用平滑的曲線將各點(diǎn)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由題意可知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)接成分壓器電路，而電流表內(nèi)阻未知，故電流表用內(nèi)、外接都可以，如圖；
②用表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點(diǎn)，畫(huà)出U-I圖線如圖丙中的曲線所示，由圖可知，圖象的斜率越來(lái)越大，而I-U圖象中斜率表示電阻的倒數(shù)，故在實(shí)驗(yàn)測(cè)量范圍內(nèi)二極管的電阻隨電壓的增大而減小
③根據(jù)U-I圖線，當(dāng)二極管的工作電壓為2.5V時(shí)，工作電流約為21.5mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為2.2V，故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：$R=\frac{U}{I}=\frac{2.5}{{21.5×{{10}^{-3}}}}Ω=116Ω$．（112Ω～120Ω都算正確）
答：（1）如圖；
（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)量范圍內(nèi)二極管的電阻隨電壓的增大而減��；
（3）R的阻值為116Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查線性元件的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)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．