Question

7．二極管是一種半導(dǎo)體元件，電路符號為，其特點是具有單向?qū)щ娦裕�某實驗小組要對一只二極管正向接入電路時的伏安特性曲線進行測繪探究．據(jù)了解，該二極管允許通過的最大電流為50mA．
①該二極管外殼的標識模糊了，同學(xué)們首先用多用電表的歐姆檔來判斷它的正負極：當(dāng)紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時，發(fā)現(xiàn)指針的偏角比較��；當(dāng)交換表筆再次測量時，發(fā)現(xiàn)指針有很大偏轉(zhuǎn)，由此可判斷左（填“左”或“右”）端為二極管的正極．
②實驗探究中他們可選器材如下：
A．直流電源（電動勢3V、內(nèi)阻不計）           B．滑動變阻器（0～20Ω）
C．電壓表（量程15V、內(nèi)阻約80kΩ）           D．電壓表（量程3V、內(nèi)阻約50kΩ）
E．電流表（量程0.6A、內(nèi)阻約1Ω）            F．電流表（量程50mA、內(nèi)阻約50Ω）
G．待測二極管                             H．導(dǎo)線、開關(guān)
為了提高測量精度，電壓表應(yīng)選用D，電流表應(yīng)選用F．（填序號字母）
③為了精確地描繪出二極管的正向伏安特性曲線，請幫助他們完成如圖1實驗電路設(shè)計（將實驗電路在方框內(nèi)補充完整），并完成如圖2實物連線：

④同學(xué)們通過采集數(shù)據(jù)，描繪出了該二極管的伏安特性曲線，如圖3所示．同學(xué)們將該二極管與阻值為10Ω的定值電阻串聯(lián)后接到電壓恒為3V的電源兩端，則二極管導(dǎo)通時定值電阻R的功率為0.025W．

Answer 1

分析 （1）二極管正向電阻很小，反向電阻很大，黑表筆與歐姆表內(nèi)部電池的正極相連，紅表筆與負極相連，根據(jù)歐姆表示數(shù)大小關(guān)系判斷正負極；
（2）根據(jù)給定的電源的電壓可以選擇電壓表；根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)可以選擇電流表；
（3）根據(jù)以上分析以及圖象可知，電流從零開始調(diào)節(jié)，故可明確滑動變阻器一定采用分壓接法；再確定電流表接法，即可明確最終電路圖；根據(jù)電路圖再連接實物圖即可；
（4）將10Ω的定值電阻視為電源內(nèi)阻，則畫出電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點為二極管的工作點，則由圖可得出電流和電壓，從而求出功率．

解答 解：（1）黑表筆與歐姆表內(nèi)部電池的正極相連，紅表筆與負極相連，當(dāng)將紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時，發(fā)現(xiàn)指針的偏角比很小，說明二極管電阻很大，即與黑表筆相接的是二極管的負極，換表筆再次測量時，發(fā)現(xiàn)指針的偏角很大，說明二極管正向?qū)�通，即與黑表筆相連的應(yīng)是正極，由此判定二極管的左端是正極；
（2）因電源電壓為3V，為了安全和準確電壓表應(yīng)選擇D；由U-I圖中數(shù)據(jù)可知，電流最大為60mA，則電流表應(yīng)選擇F；
（3）根據(jù)以上分析可知，本實驗應(yīng)采用分壓接法，同時二極管單向?qū)�通時電阻較小，故應(yīng)采用電流表外接法；原理圖如圖所示；
根據(jù)原理圖可明確對應(yīng)的實物圖如圖所示；
（4）將10Ω定值電阻等效為3V電源的內(nèi)阻；在圖中作出電源的伏安特性曲線，如右圖所示：

則兩曲線的交點為二極管工作點，則由圖象可知，二極管的工作電壓約為2.5V；電流約為50mA；
則定值電阻消耗的功率P=I²R=0.025W；（0.022-0.028均可）
故答案為：（1）左；（2）D；F；（3）如圖所示；（4）0.025．
       

點評 本題考查二極管伏安特性曲線的實驗，本題中要注意萬用表的歐姆檔黑表筆接內(nèi)部電源的正極；同時注意二極管的伏安特性曲線的性質(zhì)，明確二極管為非線性元件，不能直接利用歐姆定律求解電流；只能根據(jù)伏安特性曲線去分析求解．