Question

LED發光二極管新技術已被廣泛應用，某科技小組一同學想通過實驗盡可能大范圍描繪出發光二極管的伏安特性曲線來研究它的工作特性．
（1）實驗室提供的器材如圖甲所示（其中電壓表內阻約20KΩ，電流表內阻約200Ω），該同學已連接了部分導線．請在下面線框內畫出該實驗電路圖（用 表示發光二極管）并在圖甲中以劃線代替導線，按實驗要求將實物圖連線補充完整

．
（2）實驗測得這種發光二極管兩端電壓U和通過它電流I的數據如下表所示：

U/V	0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	12.0	19.0	30.0

根據表中數據，在圖乙所示的坐標紙中畫出該發光二極管的I-U圖線

．
（3）若此發光二極管的最佳工作電流為12mA，現將此發光二極管與電動勢為3V、內阻不計的電池組相連，還需串聯一個約多大的電阻R=

83.3

Ω（保留三位有效數字），才能使它工作在最佳狀態，請在圖乙所示的坐標紙中畫出電阻R的伏安特征圖線

．

Answer 1

分析：（1）描繪該二極管的伏安特性曲線，電壓電流要從0測起，所以滑動變阻器應該用分壓式；從表格中數據看，二極管的電阻更接近電流表的內阻，所以電流表應該用外接法．
（2）在圖上描出電流和電壓的對應點，用光滑的曲線連接起來．
（3）根據二極管的工作電流結合I-U圖線求出工作電壓，再求出串聯的電阻．

解答：解：（1）電壓電流要從0測起，所以滑動變阻器應該用分壓式；二極管的電阻更接近電流表的內阻，電流表應該用外接法．電路圖如圖

實物圖的連接如圖．

（2）根據表中數據，在圖上描出各點，用光滑的曲線連接起來．如圖．


（3）根據U-I圖線，當二極管的工作電壓為2V時，工作電流約為12mA，串聯電阻上分到電壓應為1V，
故應串聯的電阻為：R=

U

I

=

1V

12mA

=83.3Ω
電阻R的伏安特征圖線為：

故答案為
（1）如上圖
（2）如上圖
（3）83.3

點評：解決本題關鍵：1、知道多用電表電流的流向及二極管的特性．2、如何選取電流表的內外接和滑動變阻器的分壓限流接法．
（3）用數學描點法描繪圖象，體現了學科間的整合．