Question

19．如图是某实验小组上网查的实验室里的某种型号的二极管在正向通电时的伏安特性曲线，为了验证该伏安特性曲线的正确性，该实验小组想测一下在二极管两端所加电压为2.80V时，该二极管正向通电时电阻．

（1）根据伏安特性曲线可求出，当电压为2.80V时，该二极管的电阻约为1000Ω．
（2）下表所示是一些准备测量用到的实验器材及其规格：

器材	规格
电源E	具有一定内阻，电动势约为15.0V
电压表V1	量程5.0V，内阻r1=1500Ω
电压表V2	量程10.0V，内阻r2约为3000Ω
电流表A	量程0.50A，内阻r约为1Ω
滑动变阻器R	最大阻值约为100Ω，额定电流0.5A
开关S，导线若干

为了能正确进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化，请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量R_x阻值的电路．
（3）按照好实验器材后，如何测出二极管在所加电压为2.80V时的电阻？需要测量哪些物理量？此时二极管的电阻用测得的物理量和所给的物理量的符号如何表示？

Answer 1

分析 根据电源电动势电压表；根据待测电阻与滑动变阻器的阻值关系确定滑动变阻器接法，根据待测电阻阻值与电表内阻的关系确定电流表接法，然后作出实验电路图．

解答 解：（1）由图可知，当电压为2.80V时电流为2.8mA，则电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8}{2.8×1{0}^{-3}}$=1000Ω；
（2）电源的电动势E=15V，得通过待测电阻的最大电流约为I_max=$\frac{E}{{R}_{x}}$=$\frac{15}{1000}$=0.015A，而电流表的量程却是3A，所以电流表不能用．
由于电压表的电阻阻值已知，因此可以通过电压表来替代电流表求出电流．将小量程的电压表与待测电阻串联后，再与大量程的电压表并联．变阻器的总电阻远小于待测电阻，应采用分压式接法．实物图如图：
（3）要使待测电阻两端电压为2.8V，则使V₂与V₁的电压的差值为2.8V即可；故需要测量两电压表的示数；
则由欧姆定律可知：
电流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$；
电阻R_X=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{\frac{{U}_{1}}{{r}_{1}}}$=$\frac{（{U}_{2}-{U}_{1}）{r}_{1}}{{U}_{1}}$；
故答案为：（1）1000；（2）如右图；（3）需要测量两电压表的示数；R_x=$\frac{（{U}_{2}-{U}_{1}）{r}_{1}}{{U}_{1}}$：

点评 本题考查了实验器材的选取、设计实验电路图，是实验的常考问题．根据实验目的与待测电阻规格选择合适的实验器材是正确解题的关键，也是本题的难点，选择实验器材后确定滑动变阻器与电流表的接法，然后即可作出实验电路图．