Question

发光二极管是一种应用广范的电子器件，可做指示灯、装饰灯等．它的电路图符号如图甲所示．正常使用时“+”的一端接高电势，“-”一端接低电势．某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的关系数据如下表：

U/V		0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0	2.2	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA		0.4	0.9	1.5	2.3	3.2	4.3	5.4	6.8	9.3	12	15	19	24	30	37

（1）在图乙中的方框中画出该同学的实验电路图（实验用电压表内阻R_V约为10kΩ，电流表内阻R_A约为100Ω，滑动变阻器，开关，电源，导线）
（2）在方格纸上用描点法画出I-U图线
（3）若发光二极管最佳工作电压为2.0V，而电源是由内阻不计、电动势为3V的干电池，根据画出的伏安特性曲线上的信息分析，应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态？

Answer 1

【答案】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2.0V时，工作电流约为12mA，由串联电路的特点知，串联电阻上分到电压应为1.0V，故得应串的电阻为：R==Ω=83Ω．（81Ω-86Ω均可）
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）I-U图象如图所示；（3）83Ω．

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．