Question

【题目】发光二极管(LED)是一种被广泛应用到显示器、照明等各领域的非纯电阻元器件，它把电能转化为光能和热能．某兴趣小组为探究工作电压是“1.4～4 V”、最大正向直流电流是“5～20 mA”的LED管的I－U曲线，并依此实验计算发光二极管效率达最大时其电阻和辐射的光功率，设计了如图甲所示的实验电路．

甲 乙　　　　　　　　　　　丙

实验室备有以下器材

电流表A1：量程0～25 mA，内阻约为50 Ω；

电流表A2：量程0～200 mA，内阻约为10 Ω；

电压表V：量程0～5 V，内阻约为102 kΩ；

滑动变阻器R1：阻值范围0～15 Ω，最大电流1 A；

滑动变阻器R2：阻值范围0～1 kΩ，最大电流100 mA；

直流电源E：输出电压6 V，内阻不计；

开关S、导线若干．

(1)为了提高实验结果的准确性，电流表应选择____；滑动变阻器应选用_____．(以上填器材代号)

(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图乙所示的I－U图象，而发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图丙所示．其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率P与供给发光二极管的电功率的比值．则发光二极管效率达最大时其电阻RL＝______Ω，辐射的光功率P＝____W.

Answer 1

【答案】 (1). A1 ； (2). R1 ； (3). 106.7； (4). 5.76×10－3；

【解析】(1)由于发光二极管中电流为5～20 mA，为了提高实验结果的准确性，电流表应该选择量程为0～25 mA的A1.由于实验电路采用滑动变阻器分压接法，滑动变阻器应该选择阻值范围小的R1.

(2)根据题图丙，发光二极管效率达到最大时对应的电流为6 mA，根据题图乙电流为6 mA对应的电压为1.6 V，发光二极管输入功率P＝UI＝9.6×10－3 W，由，解得．由于发光二极管是非纯电阻元件，故不能用 求解二极管的电阻，发光二极管效率最大时，由 ，解得

故本题答案是：. (1). A1 (2). R1 (3). 106.7 (4). 5.76×10－3