Question

2010年廣州亞運(yùn)盛會(huì)堪稱是LED綠色照明技術(shù)、節(jié)能照明產(chǎn)品得到全面應(yīng)用的照明科技博覽會(huì)。無(wú)論是海心沙、廣州塔、廣州中軸線城市景觀照明等重點(diǎn)工程項(xiàng)目，還是亞運(yùn)城、大學(xué)城等數(shù)十個(gè)場(chǎng)館和設(shè)施，處處都閃耀著國(guó)產(chǎn)LED綠色照明、節(jié)能照明產(chǎn)品的光芒。某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500Ω左右，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同。

實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：

電流表A₁（量程為0~50mA，內(nèi)阻R_A1約為3Ω）

電流表A₂（量程為0~3mA，內(nèi)阻R_A2=15Ω）

定值電阻R₁=697Ω

定值電阻R₂=1985Ω

滑動(dòng)變阻器R（0~20Ω）一只

電壓表V（量程為0~12V，內(nèi)阻R_V=1kΩ）

蓄電池E（電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻很�。�

電鍵S一只

（1）在下邊方框中畫出應(yīng)采用的電路圖

（2）寫出測(cè)量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式R_{x =}                 ，當(dāng)表達(dá)式中的     （填字母）達(dá)到       ，記下另一電表的讀數(shù)帶入表達(dá)式，其結(jié)果為正常工作時(shí)電阻。

Answer 1

【命題立意】本題以新科技為背景，考查儀器選擇、電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論推導(dǎo)。

【思路點(diǎn)撥】設(shè)計(jì)電路主要從兩個(gè)方向考慮（1）測(cè)量電路；（2）供電電路；燈泡正常工作時(shí)，兩端電壓為3V要結(jié)合這一條件，回歸具體電路分析。

【答案】（1）如下圖（4分）

（2）      I₂     1.5mA （每空2分）

【解析】（1）滑動(dòng)變阻器比待測(cè)電阻阻值小很多，故供電電路采用分壓式；可估算LED燈正常工作時(shí)的電流為：，故電流表A₁不能用來(lái)測(cè)其電流，要精確測(cè)定其電阻就要排除電壓表與電流表內(nèi)阻的分流與分壓，所以不能用電壓表V測(cè)其電壓與電流表A₂測(cè)其電流的比值求電阻。由于電流表A₂內(nèi)阻已知，與定值電阻串聯(lián)可當(dāng)做量程為0~6V的電壓表與燈泡并聯(lián)測(cè)電壓；電壓表V內(nèi)阻已知，可當(dāng)電流表在干路中測(cè)電流與電流表A₂示數(shù)的差值即為通過燈泡的真實(shí)電流。電路圖如上圖所示。

（2）由于燈泡的額定電壓為3V，所以當(dāng)I₂（R₂+R_A2）=3V，燈泡達(dá)到額定電壓，此時(shí)電流的值為：I₂=1.5mA。