Question

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發(fā)光二極管的導(dǎo)電特性
如圖1（a）是一種重要的電子元件：晶體二極管，在電路中符號如圖1（b）．它是由半導(dǎo)體材料制成的，有兩根引線，一根為正極，另一根為負(fù)極．有一種常見的二極管在導(dǎo)電時能發(fā)光，這種二極管叫做發(fā)光二極管，如圖1（c）所示，其電路符號如圖1（d）．二極管的導(dǎo)電性能很特殊，它只允許電流從它的正極流向負(fù)極，不允許從負(fù)極流向正極．這很像自行車氣流從打氣筒流向車胎．

下面通過簡單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的這一特殊導(dǎo)電性．方法是：將二極管與一個小燈泡、一個開關(guān)串聯(lián)接在干電池兩端，為了防止二極管被燒壞，在電路中串聯(lián)一只滑動變阻器，在閉合開關(guān)前，將滑片置于阻值最大處．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：①當(dāng)電源反接時（如圖2），無論怎么移動滑片，電流表都無示數(shù)；②當(dāng)電源正接時（如圖3），剛閉合開關(guān)，觀察發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，二極管也不發(fā)光．移動滑片，發(fā)現(xiàn)電流表才逐漸有了示數(shù)，二極管也開始發(fā)光．

電源正接時二極管導(dǎo)電性能是不是與它兩端的電壓大小有關(guān)呢？將電壓表接在c、d兩根引線之間，移動滑片的位置，分別記錄電壓表和電流表的示數(shù)，如下表所示．

電壓/V	1.4	1.5	1.7	1.9	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5
電流/mA	0	0	2.0	4.0	12.0	22.0	32.0	42.0	52.0	60.0

（1）分析①和②現(xiàn)象，可知晶體二極管具有

單

（填“單”或“雙”）向?qū)щ姷奶匦裕?BR>（2）根據(jù)文中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用描點(diǎn)法在下圖坐標(biāo)紙上作出這個二極管的U-I圖線；

（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)二極管兩端的正向電壓達(dá)到1.9V后正常工作，則從U-I圖線可以看出這種二極管正常工作后的電阻與正常工作前相比

變小

（變大/變小/不變）；
（4）若電源電壓為6V，當(dāng)電流表示數(shù)為12.0mA時，滑動變阻器接入電路的阻值為

333.3

Ω．
（5）使用發(fā)出兩種色光的二極管，分別指示電動機(jī)正反兩個轉(zhuǎn)動方向，可以幫助操作人員及時發(fā)覺電動機(jī)轉(zhuǎn)動方向是否符合需要．設(shè)計(jì)思路如下：a．接通開關(guān)，二極管甲導(dǎo)通，發(fā)紅光，電動機(jī)正轉(zhuǎn)．b．調(diào)換電池組正、負(fù)極，接通開關(guān)，二極管乙導(dǎo)通，發(fā)綠光，電動機(jī)反轉(zhuǎn)．根據(jù)上面設(shè)計(jì)思路，請你將二極管甲填入右上圖虛線框內(nèi)．

Answer 1

分析：（1）由現(xiàn)象可知正接時二極管導(dǎo)電，反接時相當(dāng)于斷路；
（2）利用描點(diǎn)法找出圖中對應(yīng)的點(diǎn)再將這些點(diǎn)連接起來；
（3）分析U-I圖斜率可得出導(dǎo)電后二極管對電流的阻礙作用的變化；
（4）根據(jù)圖象讀出12mA時發(fā)光二極管兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值；
（5）由二極管的導(dǎo)電特點(diǎn)可知應(yīng)讓二極管甲的接法與二極管乙的接法相反．

解答：解：
（1）由以上實(shí)驗(yàn)可知，二極管接正向電流時，電路導(dǎo)通，而接反向電流時，電路中沒有電流，故二極管具有單向?qū)щ娦裕?BR>（2）將表格中數(shù)據(jù)所對應(yīng)的坐標(biāo)描在坐標(biāo)系中，再用線將點(diǎn)連起來，如圖所示；

（3）由圖可知，當(dāng)二極管兩端的正向電壓達(dá)到1.9V后正常工作后，電壓變化量小于電流的變化量，根據(jù)歐姆定律可知電阻變小，即二極管正常工作后的電阻與正常工作前相比變��；
（4）當(dāng)電流表示數(shù)為I=12.0mA=0.012A時，由表格中數(shù)據(jù)可知：發(fā)光二極管兩端電壓U_L=2V，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2V=4V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴根據(jù)歐姆定律可得，滑動變阻器接入電路中的阻值：
R_滑=

U滑

I

=

4V

0.012A

≈333.3Ω；
（5）由題意可知，甲二極管與乙二極管應(yīng)接法相反即能保證，當(dāng)甲導(dǎo)通時，乙是斷開的，如圖下圖所示：

故答案為：
（1）單；
（2）圖線如上圖所示；
（3）變��；
（4）333.3；
（5）電路圖如上圖所示．

點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用以及利用描點(diǎn)法作圖、電路圖的設(shè)計(jì)等，關(guān)鍵是根據(jù)題意得出發(fā)光二極管的特點(diǎn)．