Question

19．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．某同学用滑动变阻器改变阻值的方法用伏特表和毫安电流表测得二极管两端的电压U_D和通过它的电流I的数据，并记录在下表中：

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

要求：
①在图（乙）中的虚线内画出该同学的实验电路图；
②在图（丙）中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线，并判断该二极管的电阻随所加电压的变化怎样变化；
③已知该发光二极管的最佳工作电压为2.5V，现用5V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（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由题意可知，滑动变阻器应接成分压器电路，而电流表内阻未知，故电流表用内、外接都可以，如图；
②用表格提供的数据在方格纸上描点，画出U-I图线如图丙中的曲线所示，由图可知，图象的斜率越来越大，而I-U图象中斜率表示电阻的倒数，故在实验测量范围内二极管的电阻随电压的增大而减小
③根据U-I图线，当二极管的工作电压为2.5V时，工作电流约为21.5mA，串联电阻上分到电压应为2.2V，故应串联的电阻为：$R=\frac{U}{I}=\frac{2.5}{{21.5×{{10}^{-3}}}}Ω=116Ω$．（112Ω～120Ω都算正确）
答：（1）如图；
（2）实验测量范围内二极管的电阻随电压的增大而减小；
（3）R的阻值为116Ω．

点评 本题考查线性元件的伏安特性曲线的实验方法；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．