Question

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发光二极管的导电特性
如图1（a）是一种重要的电子元件：晶体二极管，在电路中符号如图1（b）．它是由半导体材料制成的，有两根引线，一根为正极，另一根为负极．有一种常见的二极管在导电时能发光，这种二极管叫做发光二极管，如图1（c）所示，其电路符号如图1（d）．二极管的导电性能很特殊，它只允许电流从它的正极流向负极，不允许从负极流向正极．这很像自行车气流从打气筒流向车胎．

下面通过简单的实验说明二极管的这一特殊导电性．方法是：将二极管与一个小灯泡、一个开关串联接在干电池两端，为了防止二极管被烧坏，在电路中串联一只滑动变阻器，在闭合开关前，将滑片置于阻值最大处．实验发现：①当电源反接时（如图2），无论怎么移动滑片，电流表都无示数；②当电源正接时（如图3），刚闭合开关，观察发现电流表无示数，二极管也不发光．移动滑片，发现电流表才逐渐有了示数，二极管也开始发光．

电源正接时二极管导电性能是不是与它两端的电压大小有关呢？将电压表接在c、d两根引线之间，移动滑片的位置，分别记录电压表和电流表的示数，如下表所示．

电压/V	1.4	1.5	1.7	1.9	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5
电流/mA	0	0	2.0	4.0	12.0	22.0	32.0	42.0	52.0	60.0

（1）分析①和②现象，可知晶体二极管具有

单

（填“单”或“双”）向导电的特性；
（2）根据文中实验数据，用描点法在下图坐标纸上作出这个二极管的U-I图线；

（3）实验发现当二极管两端的正向电压达到1.9V后正常工作，则从U-I图线可以看出这种二极管正常工作后的电阻与正常工作前相比

变小

（变大/变小/不变）；
（4）若电源电压为6V，当电流表示数为12.0mA时，滑动变阻器接入电路的阻值为

333.3

Ω．
（5）使用发出两种色光的二极管，分别指示电动机正反两个转动方向，可以帮助操作人员及时发觉电动机转动方向是否符合需要．设计思路如下：a．接通开关，二极管甲导通，发红光，电动机正转．b．调换电池组正、负极，接通开关，二极管乙导通，发绿光，电动机反转．根据上面设计思路，请你将二极管甲填入右上图虚线框内．

Answer 1

分析：（1）由现象可知正接时二极管导电，反接时相当于断路；
（2）利用描点法找出图中对应的点再将这些点连接起来；
（3）分析U-I图斜率可得出导电后二极管对电流的阻碍作用的变化；
（4）根据图象读出12mA时发光二极管两端的电压，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，再根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值；
（5）由二极管的导电特点可知应让二极管甲的接法与二极管乙的接法相反．

解答：解：
（1）由以上实验可知，二极管接正向电流时，电路导通，而接反向电流时，电路中没有电流，故二极管具有单向导电性；
（2）将表格中数据所对应的坐标描在坐标系中，再用线将点连起来，如图所示；

（3）由图可知，当二极管两端的正向电压达到1.9V后正常工作后，电压变化量小于电流的变化量，根据欧姆定律可知电阻变小，即二极管正常工作后的电阻与正常工作前相比变小；
（4）当电流表示数为I=12.0mA=0.012A时，由表格中数据可知：发光二极管两端电压U_L=2V，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-2V=4V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据欧姆定律可得，滑动变阻器接入电路中的阻值：
R_滑=

U滑

I

=

4V

0.012A

≈333.3Ω；
（5）由题意可知，甲二极管与乙二极管应接法相反即能保证，当甲导通时，乙是断开的，如图下图所示：

故答案为：
（1）单；
（2）图线如上图所示；
（3）变小；
（4）333.3；
（5）电路图如上图所示．

点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用以及利用描点法作图、电路图的设计等，关键是根据题意得出发光二极管的特点．