Question

發光二極管是一種應用廣范的電子器件，可做指示燈、裝飾燈等．它的電路圖符號如圖甲所示．正常使用時“+”的一端接高電勢，“-”一端接低電勢．某同學用實驗的方法測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的關系數據如下表：

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）在圖乙中的方框中畫出該同學的實驗電路圖（實驗用電壓表內阻R_V約為10kΩ，電流表內阻R_A約為100Ω，滑動變阻器，開關，電源，導線）
（2）在方格紙上用描點法畫出I-U圖線
（3）若發光二極管最佳工作電壓為2.0V，而電源是由內阻不計、電動勢為3V的干電池，根據畫出的伏安特性曲線上的信息分析，應該串聯一個阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態？

Answer 1

【答案】分析：（1）由表格數據可知，該實驗中電壓從零開始變化，故應采用滑動變阻器分壓接法，根據二極管電阻與電表內阻關系確定電流表的接法，然后作出電路圖；
（2）根據表中實驗數據在坐標系中描出對應的點，然后作出圖象；
（3）由圖象可得出二極管的電流，由串聯電路的電壓規律可得出串聯電阻兩端的電壓，由歐姆定律可得出串聯的電阻．
解答：解：（1）根據表中實驗數據，由歐姆定律分析表格中的每一組數據，可以看出發光二極管的電阻是變化的，變化的范圍大約在100Ω～500Ω之間．故電流表的內阻對測量影響較大，利用電流表外接法誤差小．而測量數據應從0開始，滑動變阻器應采用分壓式接法，電路圖如圖所示；
（2）應用描點法作圖，根據表中實驗數據描點，然后作出圖象，圖象如圖所示；
（3）由U-I圖線可知，當二極管的工作電壓為2.0V時，工作電流約為12mA，由串聯電路的特點知，串聯電阻上分到電壓應為1.0V，故得應串的電阻為：R==Ω=83Ω．（81Ω-86Ω均可）
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）I-U圖象如圖所示；（3）83Ω．

點評：確定滑動變阻器與電流表的接法是正確作出電路圖的關鍵，要掌握應用圖象處理問題的方法；對于非線性元件，要注意應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規律的正確應用．