Question

16．发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件．它的电路符号如图甲所示，正常使用时，带“+”号的一端接高电势，“-”的一端接低电势．某同学用实验方法测得它的两端的电压U和通过它的电流I的关系数据如表所示．

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	12.0	19.0	24.0	30.0	37.0

（1）在图乙中的虚线框内画出该同学的实验电路图．（除电源、开关、滑动变阻器外，实验用电压表V：内阻R_V约为10kΩ；电流表mA：内阻R_A约为100Ω）
（2）在图丙中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线．

（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.5V，而电源是由内阻不计、电动势为3V的供电系统提供的．请根据所画出的伏安特性曲线上的信息，分析应该串联一个阻值25Ω电阻再与电源接成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态．（结果保留二位有效数字）

Answer 1

分析 （1）由表格数据可知，该实验中电压从零开始变化，故应采用滑动变阻器分压接法，根据二极管电阻与电表内阻关系确定电流表的接法，然后作出电路图；
（2）根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后作出图象；
（3）由图象可得出二极管的电流，由串联电路的电压规律可得出串联电阻两端的电压，由欧姆定律可得出串联的电阻．

解答 解：（1）根据表中实验数据，由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100Ω～500Ω之间．故电流表的内阻对测量影响较大，利用电流表外接法误差小．而测量数据应从0开始，滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图所示：

（2）应用描点法作图，根据表中实验数据描点，然后作出图象，图象如图所示：

（3）由U-I图线可知，当二极管的工作电压为2.5V时，工作电流约为20mA，由串联电路的特点知，串联电阻上分到电压应为0.5V，故得应串的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5}{20×1{0}^{-3}}$=25Ω．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）图象如图所示；（3）25．

点评 确定滑动变阻器与电流表的接法是正确作出电路图的关键，要掌握应用图象处理问题的方法；对于非线性元件，要注意应用图象求出其工作电压和电流； 同时对于实验题要注意电学规律的正确应用．