Question

4．LED绿色照明技术已经走进我们的生活．某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同．
实验室提供的器材有：
A．电流表A₁（量程为50mA，内阻r₁约为3Ω）
B．电流表A₂（量程为2mA，内阻r₂=15Ω）
C．电压表V（量程0～12V，内阻R=1kΩ）
D．滑动变阻器R₁ （0～20Ω）
E．定值电阻R₂=1 985Ω
F．蓄电池E（电动势为12V，内阻很小）
G．开关S
（1）部分电路原理图如图所示，请选择合适的器材，电表1为C，电表2为B．（填写器材前的字母编号）
（2）将电路图补充完整（画出连接导线、电表的符号）．
（3）闭合开关S，调节滑动变阻器R₁，当电表2的示数达到1.5mA时，记下电表1的示数，即可确定LED灯正常工作时的电阻．

Answer 1

分析 （1）实验需要测出LED灯两端的电压与通过它的电流，根据实验器材与电路图结合实验原理选择电表．
（2）根据LED灯的内阻与滑动变阻器最大阻值的关系确定滑动变阻器的接法，然后完善电路图．
（3）LED灯在额定电压下正常工作，一串并联电路特点与欧姆定律可以求出LED灯正常发光时电表2的示数．

解答 解：（1）要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，
由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED两端的电压，
可以将电流表A₂与定值电阻串联改装为电压表测量电压，故电表2选B；
LED灯正常工作时的电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{500Ω}$=0.06A=6mA，电流表A₁的量程太大，不能用A₁测量电流，
可以把已知内阻的电压表串联接入电路测电流，故电表1选C；
（2）因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法．电路图如图所示：

（3）LED灯正常工作时的电压为3V，通过电流表A₂的电流：I₂=$\frac{U}{{R}_{2}+{r}_{2}}$=$\frac{3}{1985+15}$=0.0015A=1.5mA；
当电表2的示数达到1.5mA时记下电表1的示数，即可确定LED灯正常工作时的电阻．
故答案为：（1）C；B；（2）电路图如图所示；（3）1.5 mA．

点评 本题的难点在于电流表的量程偏小，无法测电流，电压表的量程偏大，测量电压偏大，最后需通过改装，用电流表测电压，电压表测电流．