Question

12．二极管是一种半导体元件，其特点是具有单向导电性，电路符号为．某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究．据了解，该二极管允许通过的最大电流为50mA．
（1）该二极管外壳的标识模糊，同学们首先用多用电表的欧姆档来判断它的正负极：当红表笔接二极管的左端、黑表笔接二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断左 （填“左”或“右”）端为二极管的正极．
（2）用多用电表的电阻“×1K”挡，按正确的操作步骤测此二极管的反向电阻，表盘示数如图1所示，则该电阻的阻值约为22000Ω．
（3）实验探究中他们选器材如下：
A．直流电源（电动势3V、内阻不计）
B．滑动变阻器（0～20Ω）
C．电压表（量程3V、内阻约50kΩ）
D．电流表（量程50mA、内阻约50Ω）
E．待测二极管电流表（量程0.6A、内阻约1Ω）
F． 导线、开关

①为了精确地描绘出二极管的正向伏安特性曲线，请帮助他们完成如图2实验电路设计（将实验电路在方框内补充完整）．
②同学们通过采集数据，描绘出了该二极管的伏安特性曲线，如图3所示．同学们将该二极管与阻值为10Ω的定值电阻串联后接到电压恒为3V的电源两端，则二极管导通时定值电阻R的功率为0.025W．

Answer 1

分析 （1）二极管具有单向导电性，当接反向电压时，二极管的电阻很大，由欧姆表的示数可知二极管的极性；
（2）用欧姆表测电阻时要选择合适的挡位，使指针指在中央刻度线附近；欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数．
（3）①电源已知，根据电源的电动势可以选出电压表，由图中示数可以选出电流表；为了得到范围较大的测量值，本实验应选择分压接法，为了准确应选用电流表外接法．
②将10Ω的定值电阻视为电源内阻，则画出电源的伏安特性曲线，两图象的交点为二极管的工作点，则由图可得出电流和电压，从而求出功率．

解答 解：（1）二极管具有单向导电性；而欧姆表中指针偏转较大说明电阻较小，即为正向电流；而欧姆表内部的电源正极接在黑表笔上，故黑表笔接在二极管的正极处电流较大，故由题意可知，二极管左侧为正；
（2）由图示表盘可知，欧姆表示数为：22×1k=22kΩ，由图示表盘可知，指针指在中央刻度线附近，不需要重新换挡测量；
（3）①由题意可知，本实验要求作出伏安特性曲线，故要求多测数据，故应采用分压接法；同时，因二极管电阻较小，故应采用电流表外接法；其实验的原理图如图所示；
②将10Ω定值电阻等效为电源内阻；在图中作出电源的伏安特性曲线，如右图所示：

则两曲线的交点为二极管工作点，则由图象可知，二极管的工作电压约为2.5V；电流约为50mA；
则定值电阻消耗的功率P=I²R=（0.05）²×10=0.025W； 
故答案为：（1）左；（2）22000；（3）①如图所示；②0.025

点评 本题考查二极管伏安特性曲线的实验，本题中要注意万用表的欧姆档黑表笔接内部电源的正极；同时注意二极管的伏安特性曲线的性质和应用．