Question

13．LED发光二极管（如图1）技术得到广泛应用，表为某发光二极管的正向电压U与正向电流I关系的数据．

U/V	0.00	2.56	2.71	2.80	2.84	2.87	2.89	2.91	2.99
I/mA	0.00	0.03	0.07	0.11	0.34	0.52	0.75	0.91	3.02

（1）根据以上数据，在图2中画出电压在2.50V〜3.00V范围内二极管的I-U图线．
（2）分析二极管的I-U图线可知二极管的电阻随U变大而变小（填“变大”、“变小”或“不变”），在电压2.50V〜3.00V范围内电阻最小约为990Ω（保留三位有效数字）；
（3）某同学用伏安法测电阻的电路验证该二极管的伏安特性曲线，要求二极管的正向电压从 0开始变化，并使测量误差尽量減小．图3是实验器材实物图，电压表量程为3V，内阻约为 3kΩ，电流表量程为5mA，内阻约为10Ω．图中已连接了部分导线，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．
（4）若此LED发光二极管的工作电流为2mA，则此发光二极管应与一阻值R=10Ω的电阻串联后才能与电动势为3V、内阻不计的电源相连．

Answer 1

分析 由表格中数据选择合适的标度，采用描点法得出伏安特性曲线；
通过实验尽可能大范围描绘出它的伏安特性曲线来研究它的工作特性，知滑动变阻器需采用分压式接法．
根据通过二极管的电流读出二极管两端电压，再根据串并联规律求出串联的电阻即可．

解答 解：（1）如图选取电压及电流标度，采用描点法得出各点位置，用平滑的曲线将各点相连；如图所示；

图象上点与坐标原点的连线的斜率倒数在减小，可知二极管的电阻随U变大而变小，
在该范围内电阻最小约为R=$\frac{2.99}{3.02×1{0}^{-3}}$=990Ω
（2）由于电压和电流的测量范围比较大，则滑动变阻器采用分压式接法，由于二极管内阻更接近电压表内阻，所以电流表采取内接法，实物图如上图．
（3）根据二极管I-U图象或数据表可知，通过二极管的电流I=2mA时，二极管两端的电压U=2.98V，
根据串并联规律，应串联的电阻为：R=$\frac{3-2.98}{0.002}$=10Ω；
故答案为：（1）变小；990（2）如图；（3）10

点评 本题考查描绘伏安特性曲线的实验，要注意由于二极管电阻较小，故测定伏安特性曲线时应采用滑动变阻器的分压接法．同时注意用好实验的原理．