Question

19．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．它的電路符號如圖（甲）所示，正常使用時，帶“+”號的一端接高電勢，帶“-”的一端接低電勢．某同學(xué)用滑動變阻器改變阻值的方法用伏特表和毫安電流表測得二極管兩端的電壓U_D和通過它的電流I的數(shù)據(jù)，并記錄在下表中：

UD/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	25.8	37.0

要求：
①在圖（乙）中的虛線內(nèi)畫出該同學(xué)的實驗電路圖；
②在圖（丙）中的小方格紙上用描點法畫出二極管的伏安特性曲線，并判斷該二極管的電阻隨所加電壓的變化怎樣變化；
③已知該發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.5V，現(xiàn)用5V穩(wěn)壓電源供電，需要串聯(lián)一個電阻R才能使二極管工作在最佳狀態(tài)，試運(yùn)用伏安特性曲線計算R的阻值（取整數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）由表格數(shù)據(jù)可知，該實驗中電壓從零開始變化，故應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法；
（2）用表格中的數(shù)據(jù)可以描點，并用平滑的曲線將各點相連；
（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由題意可知，滑動變阻器應(yīng)接成分壓器電路，而電流表內(nèi)阻未知，故電流表用內(nèi)、外接都可以，如圖；
②用表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點，畫出U-I圖線如圖丙中的曲線所示，由圖可知，圖象的斜率越來越大，而I-U圖象中斜率表示電阻的倒數(shù)，故在實驗測量范圍內(nèi)二極管的電阻隨電壓的增大而減小
③根據(jù)U-I圖線，當(dāng)二極管的工作電壓為2.5V時，工作電流約為21.5mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為2.2V，故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：$R=\frac{U}{I}=\frac{2.5}{{21.5×{{10}^{-3}}}}Ω=116Ω$．（112Ω～120Ω都算正確）
答：（1）如圖；
（2）實驗測量范圍內(nèi)二極管的電阻隨電壓的增大而減�。�
（3）R的阻值為116Ω．

點評 本題考查線性元件的伏安特性曲線的實驗方法；對于非線性元件，要注意應(yīng)用圖象求出其工作電壓和電流； 同時對于實驗題要注意電學(xué)規(guī)律的正確應(yīng)用．