Question

20．发光二极管（LED）近年来被人们誉为是本世纪的新型光源．有一些手灯就是用几个发光二极管并联后作为光源使用的，其发光效率很高．它在正常工作时，正向压降约3.2V，电流在20mA左右．现取这样一只发光二极管（电路符号用表示），现要测量它的伏安特性，另提供有下列的实验器材：
A．电流表A₁（量程30mA，内阻约为20Ω）
B．电流表A₂（量程1A，内阻约为1Ω）
C．电压表V₁（量程5V，内阻3kΩ）
D．电压表V₂（量程15V，内阻15kΩ）
E．滑动变阻器R₁（阻值0～20Ω，额定电流2A）
F．滑动变阻器R₂（阻值0～1kΩ，额定电流0.5A）
（1）除稳压直流电源E（4V）、开关和带夹子的导线若干外，还需选用的其它器材有ACE（填选项前字母）；
（2）在虚线方框中画出实验电路图．

Answer 1

分析 （1）根据LED正常工作时的正向电压选择电压表，根据LED正常工作时的电流大小选择电流表．
（2）要描绘LED的伏安特性曲线，电压表与电流表应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据待测LED电阻与电表内阻间的关系确定电流表采用内接法还是外接法，然后作出实验电路图．

解答 解：（1）LED正常工作时，正向电压约3.2V，因此电压表可选C、电压表V₁ （量程3V，内阻约为1KΩ），LED正常工作时电流在2OmA左右，为0.6A的60分之一，使用电流表A₂（量程0.6A，内阻约为5Ω）读数误差较大，电流表应选A、电流表A₁（量程30mA，内阻约为20Ω）；滑动变阻器应采用分压接法；故选择最大电阻较小的E；
（2）描绘LED的伏安特性曲线，电压表与电流表示数应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；LED正常工作时电阻约为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.2}{0.02}$=160Ω，$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{160}{20}$=8，$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{3000}{160}$≈18，
$\frac{R}{{R}_{A}}$＜$\frac{{R}_{V}}{R}$，故电流表采用外接法，实验电路图如图所示．
故答案为：（1）ACE；（2）如图所示；

点评 本题考查了选择实验器材、设计实验电路，确定滑动变阻器接法与电流表接法是正确设计实验电路的关键．