Question

15．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，带“-”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_D和通过它的电流I的数据，并记录在表中：

UD/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	13.0	19.0	24.0	25.8	37.0

（1）在图乙中的虚线内画出该同学的实验电路图．所用的实验器材有：量程为5V的电压表V，其内阻约为10kΩ；量程为50mA的电流表mA，内阻约为100Ω；直流电源E；滑动变阻器R；开关S；导线若干．
（2）在图丙中的方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线，并由此判断，该二极管的电阻随所加电压的增大而减小（填“增大”或“减小”）．
（3）已知该发光二极管的最佳工作电压为2.7V，现用6V稳压电源供电，需要串联一个电阻R才能使二极管工作在最佳状态，试运用伏安特性曲线计算R的阻值为132Ω（取整数）．

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；
（2）用表格中的数据可以描点，并用平滑的曲线将各点相连；
（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）同时测定二极管上的电流和电压时，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，用滑动变阻器分压式接法，才能得到足够多的数据；
电路图如图所示：
（2）将表格提供的数据在方格纸上描点，可画出U-I图线如图丙中的曲线所示．图象的斜率表示电阻的倒数，由图可知，电阻随电压的增大而减小；
（3）根据U-I图线可知，当二极管的工作电压为2.7V时，工作电流约为25mA，按串联电路的特点知，串联电阻上分到电压应为U=6-2.7=3.3V，
故得应串的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.3}{25×1{0}^{-3}}$Ω=132Ω．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）如图所示，减小；（3）132

点评 本题考查描绘灯泡伏安特性曲线的实验；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．