Question

15．LED發(fā)光二極管新技術(shù)已被廣泛應用，如家用節(jié)能燈（LED燈）、LED投影儀、LED打印機、LED顯示屏等．二極管是一種半導體元件，其特點是具有單向?qū)щ娦�，即電流從正極流入時電阻比較小，而從負極流入時電阻很大．

（1）某實驗興趣小組用多用電表粗測發(fā)光二極管正向電阻．他們先將多用電表的選擇開關(guān)指向歐姆擋中“×10”擋位并正確進行調(diào)零，再將多用電表的黑（選填“紅”或“黑”）表筆與待測二極管的“+”極相接，其表盤及指針所指位置如圖甲所示，則此時發(fā)光二極管的電阻為120Ω．
（2）為了測定該發(fā)光二極管的伏安特性曲線，備用了如下一些儀器：
A．電壓表：內(nèi)阻約20kΩ；
B．電流表：內(nèi)阻約200Ω
C．滑動變阻器（0～20Ω）；
D．滑動變阻器（0～10kΩ）；
E．開關(guān)及導線若干和夠用的電源．
那么該實驗中滑動變阻器應該選用C．
①請用這些儀器在圖乙方框中畫出實驗原理圖．
②某同學得出一些數(shù)據(jù)，如表所示，請在圖丙坐標中畫出其特性曲線．

U/A	0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	12.0	19.0	30.0

（3）若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為10mA，現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動勢為2.8V、內(nèi)阻不計的電池組相連，則還需串聯(lián)一個R=100Ω的電阻，才能使它工作時處于最佳伏態(tài)．

Answer 1

分析 （1）本題的關(guān)鍵是明確黑表筆與多用電表歐姆表內(nèi)部電池的正極相連；
（2）根據(jù)測定伏安特性曲線實驗要求電流從零調(diào)時，變阻器應采用分壓式接法，選擇阻值小的變阻器更方便調(diào)節(jié)，當待測電阻遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應用外接法；
（3）根據(jù)通過二極管的電流讀出二極管兩端電壓，再根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律求出串聯(lián)的電阻即可．

解答 解：（1）多用電表電流紅入黑出，所以黑表筆與待測二極管“+”極相連，為正向?qū)�通�?br />由甲圖知R_x=12.0×10Ω=120Ω．
（2）根據(jù)實驗要求電流從零調(diào)可知，變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器C以方便調(diào)節(jié)；
①根據(jù)二極管正向電阻阻值滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，可知電流表應用外接法，又變阻器采用分壓式接法，電路圖如圖甲所示：

②：畫出的伏安特性曲線如圖乙所示：
（3）由I-U圖可以看出當I=10mA時，二極管的電壓U=1.8V，
由E=U+IR得：R=$\frac{E-U}{I}$=$\frac{2.8V-1.8V}{10mA}$=100Ω．

故答案為：（1）黑，120；（2）C；①如圖甲所示；②如圖乙所示；（3）100

點評 解決本題應明確：①黑表筆與歐姆表內(nèi)部電池的正極相接；②當實驗要求電流從零調(diào)或變阻器的全電阻遠小于待測電阻時，變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；③當待測電阻遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應用外接法．