实验题164描绘发光二极管的伏安特性曲线

目前我国正大力推进节能环保产品的研发,其中光电子LED二极管在日常生活中有着非常广泛的应用.二极管具有单向导电性,某发光二极管的反向电阻无穷大,课外兴趣小组在实验室通过实验测得该发光二极管两端接正向电压U和通过它的电流I的多组数据,并在坐标纸上描绘出了该发光二极管的伏安特性曲线,如图甲所示.
实验室提供了以下器材:
A.电压表(量程0~3 V,内阻约20 kΩ)
B.电压表(量程0~15 V,内阻约100 kΩ)
C.电流表(量程0~50 mA,内阻约40 Ω)
D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约2 Ω)
E.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流2 A)
F.滑动变阻器(0~500 Ω,额定电流10 A)
G.电源(电动势6 V,内阻不计)
H.开关、导线若干
(1)该小组在实验时,电压表选用________,电流表选用________,滑动变阻器选用________(填器材前面的字母代号).
(2)在图乙所示的方框内画出电路图.
(3)现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻r=1 Ω的电池组相连,为保护电源及发光二极管,电路中又串联一阻值R=99 Ω的电阻,则此时发光二极管的功率P=________ W.(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)A, C, E (2)如图所示 (3)2.1×10-2
【解析】(1)根据题图甲可知最大电压为2.80 V,最大电流为30.0 mA,所以电压表应选择A,电流表应选择C,为调节方便,滑动变阻器应选择E.
(2)通过估算二极管的阻值可知其满足RV/Rx>Rx/RA,所以电流表应外接.由于电流、电压均从零开始调节,所以滑动变阻器应采用分压式接法,滑动变阻器应选阻值较小的E.
(3)由闭合电路欧姆定律知E=U+I(r+R),即U=3-100I(V),在I-U图象中作U=3-100I(V)的图线,由两线交点可读出I=11 mA时对应的电压U=1.9 V,则P=UI=2.1×10-2W.