Question

4．LED綠色照明技術已經走進我們的生活．某實驗小組要精確測定額定電壓為3V的LED燈正常工作時的電阻，已知該燈正常工作時電阻大約為500Ω，電學符號與小燈泡電學符號相同．
實驗室提供的器材有：
A．電流表A₁（量程為50mA，內阻r₁約為3Ω）
B．電流表A₂（量程為2mA，內阻r₂=15Ω）
C．電壓表V（量程0～12V，內阻R=1kΩ）
D．滑動變阻器R₁ （0～20Ω）
E．定值電阻R₂=1 985Ω
F．蓄電池E（電動勢為12V，內阻很小）
G．開關S
（1）部分電路原理圖如圖所示，請選擇合適的器材，電表1為C，電表2為B．（填寫器材前的字母編號）
（2）將電路圖補充完整（畫出連接導線、電表的符號）．
（3）閉合開關S，調節滑動變阻器R₁，當電表2的示數達到1.5mA時，記下電表1的示數，即可確定LED燈正常工作時的電阻．

Answer 1

分析 （1）實驗需要測出LED燈兩端的電壓與通過它的電流，根據實驗器材與電路圖結合實驗原理選擇電表．
（2）根據LED燈的內阻與滑動變阻器最大阻值的關系確定滑動變阻器的接法，然后完善電路圖．
（3）LED燈在額定電壓下正常工作，一串并聯電路特點與歐姆定律可以求出LED燈正常發光時電表2的示數．

解答 解：（1）要精確測定額定電壓為3V的LED燈正常工作時的電阻，需測量LED燈兩端的電壓和通過LED燈的電流，
由于電壓表的量程較大，測量誤差較大，不能用已知的電壓表測量LED兩端的電壓，
可以將電流表A₂與定值電阻串聯改裝為電壓表測量電壓，故電表2選B；
LED燈正常工作時的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{500Ω}$=0.06A=6mA，電流表A₁的量程太大，不能用A₁測量電流，
可以把已知內阻的電壓表串聯接入電路測電流，故電表1選C；
（2）因為滑動變阻器阻值遠小于LED的電阻，所以滑動變阻器采用分壓式接法．電路圖如圖所示：

（3）LED燈正常工作時的電壓為3V，通過電流表A₂的電流：I₂=$\frac{U}{{R}_{2}+{r}_{2}}$=$\frac{3}{1985+15}$=0.0015A=1.5mA；
當電表2的示數達到1.5mA時記下電表1的示數，即可確定LED燈正常工作時的電阻．
故答案為：（1）C；B；（2）電路圖如圖所示；（3）1.5 mA．

點評 本題的難點在于電流表的量程偏小，無法測電流，電壓表的量程偏大，測量電壓偏大，最后需通過改裝，用電流表測電壓，電壓表測電流．