Question

（2010?楊浦區(qū)一模）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)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得它兩端的電壓U和通過它的電流I的關(guān)系數(shù)據(jù)如表中所示．

U/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	30.0	37.0

①在圖（乙）中的虛線內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．（實(shí)驗(yàn)用電壓表V：內(nèi)組R_V約為10kΩ，電流表mA：內(nèi)阻R_mA約為100Ω）
②在圖（丙）中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫出二極管的伏安特性曲線．
③若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.0V，而電源是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3V的供電系統(tǒng)提供的．請(qǐng)根據(jù)所畫出的伏安特性曲線上的信息，分析應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)阻值多大的電阻再與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態(tài)？（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

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同時(shí)測(cè)定二極管上的電流和電壓時(shí)，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(duì)測(cè)量影響較大，利用電流表外接法誤差�。�而測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)從0開始，用滑動(dòng)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(diǎn)，可畫出U-I圖線如圖丙中的曲線所示．

③根據(jù)U-I圖線可知，當(dāng)二極管的工作電壓為2.0V時(shí)，工作電流約為12mA，按串聯(lián)電路的特點(diǎn)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=

U

I

=

1

12×10-3

Ω=83Ω．（81Ω-86Ω均可）
故答案為：①如圖所示；②如圖所示；③應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)阻值83Ω的電阻再與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態(tài)．

點(diǎn)評(píng)：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．