Question

5．二極管是一種半導體元件，電路符號為 ，其特點是具有單向導電性．某實驗小組要對一只二極管正向接入電路時的伏安特性曲線進行測繪探究．據了解，該二極管允許通過的最大電流為50mA．
（1）該二極管外殼的標識模糊了，同學們首先用多用電表的歐姆檔來判斷它的正負極：當紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時，發現指針的偏角比較小，當交換表筆再次測量時，發現指針有很大偏轉，由此可判斷左 （填“左”或“右”）端為二極管的正極．
（2）實驗探究中他們可選器材如下：
A．直流電源（電動勢3V，內阻不計）           B．滑動變阻器（0～20Ω）
C．電壓表（量程15V、內阻約80kΩ）           D．電壓表（量程3V、內阻約50kΩ）
E．電流表（量程0.6A、內阻約1Ω）             F．電流表（量程50mA、內阻約50Ω）
G．待測二極管                              H．導線、開關
為了提高測量精度，電壓表應選用D，電流表應選用F．（填序號字母）
（3）實驗中測量數據如下表，請在下圖坐標紙上畫出該二極管的伏安特性曲線．

電流 I/mA	0	0	0.2	1.8	3.9	8.6	14.0	21.8	33.5	50.0
電壓 U/V	0	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.25	2.50

（4）同學們將該二極管與阻值為10Ω的定值電阻串聯后接到電壓恒為3V的電源兩端，則二極管導通時定值電阻的功率為0.025 W．

Answer 1

分析 （1）二極管正向電阻很小，反向電阻很大，黑表筆與歐姆表內部電池的正極相連，紅表筆與負極相連，根據歐姆表示數大小關系判斷正負極；
（2）根據給定的電源的電壓可以選擇電壓表；根據表中給出的數據可以選擇電流表；
（3）在坐標軸中選擇合適的坐標，采用描點法作圖，注意用平滑的曲線將各點相連；
（4）將10Ω的定值電阻視為電源內阻，則畫出電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點為二極管的工作點，則由圖可得出電流和電壓，從而求出功率．

解答 解：（1）黑表筆與歐姆表內部電池的正極相連，紅表筆與負極相連，當將紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時，發現指針的偏角比很小，說明二極管電阻很大，即與黑表筆相接的是二極管的負極，換表筆再次測量時，發現指針的偏角很大，說明二極管正向導通，即與黑表筆相連的應是正極，由此判定二極管的左端是正極；
（2）因電源電壓為3V，為了安全和準確電壓表應選擇D；由表中數據可知，電流最大為50mA，則電流表應選擇F；
（3）根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后作出圖象如圖所示：

（4）將10Ω定值電阻等效為電源內阻；在圖中作出電源的伏安特性曲線，如右圖所示：

則兩曲線的交點為二極管工作點，則由圖象可知，二極管的工作電壓約為2.5V；電流約為50mA；
則定值電阻消耗的功率P=I²R=0.025W；（0.022-0.028均可）
故答案為：（1）左；（2）D；F；（3）如圖所示；（4）0.025．

點評 本題考查二極管伏安特性曲線的實驗，本題中要注意萬用表的歐姆檔黑表筆接內部電源的正極；同時注意二極管的伏安特性曲線的性質，不能畫成直線．