Question

发光晶体二极管是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，带“一“号的一端接低电势．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的关系数据如下表所示．

U/V	0	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	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）在图乙中的虚线框内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_mA约为100Ω）；
（2）在图丙中的小方格纸上用描点法画出U-I图线．
（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0V，而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节干电池串联而成．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

分析：求解本题的关键是（1）根据表格中的数据求出二极管电阻的范围，然后再通过比较

R   V

R   x

与

R   x

R   A

的大小来选择电流表的内外接法；（2）是通过画出等效电源（电源与定值电阻串联）的U-I图象，求出其斜率即可．

解答：解：（1）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100～500Ω之间，因

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

，故电流表应用外接法，又电流从零调节，故滑动变阻器应用分压式，所以实验电路如图所示． 

（2）描点法画出U-I图线如图中的曲线所示 

（3）根据申联电路的特点，由U_D=E-IR还可以画出一条发光二极管的伏安特性曲线，该图线是一条直线．如图所示．
其物理意义是：它的斜率的绝对值就是需串电阻的数值．找出两点即能画出该线．因为两条曲线都是二极管必须遵守的，所以实际的工作点必定是它们的交点，按题意应是U_D=2 V的点，这可以从已画出的特性曲线上找到，即图中的P点．另一点是当I=0时，U_D=E=3V的点．由这两点连成的直线即图中的MN．由其斜率得应串的电阻为83.3Ω．

点评：要熟记伏安法测电阻时电流表内外接法的选择方法，掌握表示导体和电源的两种U-I图象的区别．