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15.LED发光二极管新技术已被广泛应用,如家用节能灯(LED灯)、LED投影仪、LED打印机、LED显示屏等.二极管是一种半导体元件,其特点是具有单向导电性,即电流从正极流入时电阻比较小,而从负极流入时电阻很大.

(1)某实验兴趣小组用多用电表粗测发光二极管正向电阻.他们先将多用电表的选择开关指向欧姆挡中“×10”挡位并正确进行调零,再将多用电表的黑(选填“红”或“黑”)表笔与待测二极管的“+”极相接,其表盘及指针所指位置如图甲所示,则此时发光二极管的电阻为120Ω.
(2)为了测定该发光二极管的伏安特性曲线,备用了如下一些仪器:
A.电压表:内阻约20kΩ;
B.电流表:内阻约200Ω
C.滑动变阻器(0~20Ω);
D.滑动变阻器(0~10kΩ);
E.开关及导线若干和够用的电源.
那么该实验中滑动变阻器应该选用C.
①请用这些仪器在图乙方框中画出实验原理图.
②某同学得出一些数据,如表所示,请在图丙坐标中画出其特性曲线.
U/A00.400.801.201.602.002.402.80
I/mA00.92.34.36.812.019.030.0
(3)若此发光二极管的最佳工作电流为10mA,现将此发光二极管与电动势为2.8V、内阻不计的电池组相连,则还需串联一个R=100Ω的电阻,才能使它工作时处于最佳伏态.

分析 (1)本题的关键是明确黑表笔与多用电表欧姆表内部电池的正极相连;
(2)根据测定伏安特性曲线实验要求电流从零调时,变阻器应采用分压式接法,选择阻值小的变阻器更方便调节,当待测电阻远小于电压表内阻时,电流表应用外接法;
(3)根据通过二极管的电流读出二极管两端电压,再根据串并联规律求出串联的电阻即可.

解答 解:(1)多用电表电流红入黑出,所以黑表笔与待测二极管“+”极相连,为正向导通,
由甲图知Rx=12.0×10Ω=120Ω.
(2)根据实验要求电流从零调可知,变阻器应采用分压式接法,应选择阻值小的变阻器C以方便调节;
①根据二极管正向电阻阻值满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}>\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$,可知电流表应用外接法,又变阻器采用分压式接法,电路图如图甲所示:

②:画出的伏安特性曲线如图乙所示:
(3)由I-U图可以看出当I=10mA时,二极管的电压U=1.8V,
由E=U+IR得:R=$\frac{E-U}{I}$=$\frac{2.8V-1.8V}{10mA}$=100Ω.

故答案为:(1)黑,120;(2)C;①如图甲所示;②如图乙所示;(3)100

点评 解决本题应明确:①黑表笔与欧姆表内部电池的正极相接;②当实验要求电流从零调或变阻器的全电阻远小于待测电阻时,变阻器应采用分压式接法,应选择阻值小的变阻器以方便调节;③当待测电阻远小于电压表内阻时,电流表应用外接法.

练习册系列答案
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4.实验室里有一捆铜导线,某同学在学习了电阻定律之后想通过实验测定这捆导线的实际长度.

(1)该同学想利用伏安法测出这捆铜导线的电阻,为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测导线的电阻,采用“×10”挡,调零后进行测量时发现指针偏角非常大,进一步测量应换用×1挡,调零后测量.
(2)该同学进一步利用如图1所示电路测这捆铜导线的电阻R1,可供使用的器材有:
电流表:量程0.6A,内阻约0.2Ω,
电压表:量程3V,内阻约9kΩ,
滑动变阻器R1:最大阻值10Ω
滑动变阻器R2:最大阻值100Ω
电源:三节干电池.
开关导线若干.
回答下列问题:
(i)实验中滑动变阻器应选R1(填R1或R2),闭合开关S前应将滑片移至a端(填a或b).
(ii)调节滑动变阻器,当电压表读数为1.7V时,电流表读数为0.50A,则这捆导线的电阻的测量值为3.4Ω,由于实验中所用电表不是理想电表,电阻的测量值比真实值偏小.
(3)该同学刮去一小段铜导线的包皮,用螺旋测微器测量铜芯的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图2所示的部件B(选填“A”、“B”、“C”或“D”).从图中的示数可读出铜芯的直径为1.200mm.
(4)该同学查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω•m,再利用上面所测的数值,可算出这捆导线实际长度为226m(结果保留三位有效数字).

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