Question

7．二極管是一種半導(dǎo)體元件，電路符號(hào)為，其特點(diǎn)是具有單向?qū)щ娦裕�某�?shí)驗(yàn)小組要對(duì)一只二極管正向接入電路時(shí)的伏安特性曲線進(jìn)行測(cè)繪探究．據(jù)了解，該二極管允許通過的最大電流為50mA．
①該二極管外殼的標(biāo)識(shí)模糊了，同學(xué)們首先用多用電表的歐姆檔來判斷它的正負(fù)極：當(dāng)紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針的偏角比較��；當(dāng)交換表筆再次測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針有很大偏轉(zhuǎn)，由此可判斷左（填“左”或“右”）端為二極管的正極．
②實(shí)驗(yàn)探究中他們可選器材如下：
A．直流電源（電動(dòng)勢(shì)3V、內(nèi)阻不計(jì)）           B．滑動(dòng)變阻器（0～20Ω）
C．電壓表（量程15V、內(nèi)阻約80kΩ）           D．電壓表（量程3V、內(nèi)阻約50kΩ）
E．電流表（量程0.6A、內(nèi)阻約1Ω）            F．電流表（量程50mA、內(nèi)阻約50Ω）
G．待測(cè)二極管                             H．導(dǎo)線、開關(guān)
為了提高測(cè)量精度，電壓表應(yīng)選用D，電流表應(yīng)選用F．（填序號(hào)字母）
③為了精確地描繪出二極管的正向伏安特性曲線，請(qǐng)幫助他們完成如圖1實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)（將實(shí)驗(yàn)電路在方框內(nèi)補(bǔ)充完整），并完成如圖2實(shí)物連線：

④同學(xué)們通過采集數(shù)據(jù)，描繪出了該二極管的伏安特性曲線，如圖3所示．同學(xué)們將該二極管與阻值為10Ω的定值電阻串聯(lián)后接到電壓恒為3V的電源兩端，則二極管導(dǎo)通時(shí)定值電阻R的功率為0.025W．

Answer 1

分析 （1）二極管正向電阻很小，反向電阻很大，黑表筆與歐姆表內(nèi)部電池的正極相連，紅表筆與負(fù)極相連，根據(jù)歐姆表示數(shù)大小關(guān)系判斷正負(fù)極；
（2）根據(jù)給定的電源的電壓可以選擇電壓表；根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)可以選擇電流表；
（3）根據(jù)以上分析以及圖象可知，電流從零開始調(diào)節(jié)，故可明確滑動(dòng)變阻器一定采用分壓接法；再確定電流表接法，即可明確最終電路圖；根據(jù)電路圖再連接實(shí)物圖即可；
（4）將10Ω的定值電阻視為電源內(nèi)阻，則畫出電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點(diǎn)為二極管的工作點(diǎn)，則由圖可得出電流和電壓，從而求出功率．

解答 解：（1）黑表筆與歐姆表內(nèi)部電池的正極相連，紅表筆與負(fù)極相連，當(dāng)將紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針的偏角比很小，說明二極管電阻很大，即與黑表筆相接的是二極管的負(fù)極，換表筆再次測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針的偏角很大，說明二極管正向?qū)�通，即與黑表筆相連的應(yīng)是正極，由此判定二極管的左端是正極；
（2）因電源電壓為3V，為了安全和準(zhǔn)確電壓表應(yīng)選擇D；由U-I圖中數(shù)據(jù)可知，電流最大為60mA，則電流表應(yīng)選擇F；
（3）根據(jù)以上分析可知，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)二極管單向?qū)�通時(shí)電阻較小，故應(yīng)采用電流表外接法；原理圖如圖所示；
根據(jù)原理圖可明確對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖如圖所示；
（4）將10Ω定值電阻等效為3V電源的內(nèi)阻；在圖中作出電源的伏安特性曲線，如右圖所示：

則兩曲線的交點(diǎn)為二極管工作點(diǎn)，則由圖象可知，二極管的工作電壓約為2.5V；電流約為50mA；
則定值電阻消耗的功率P=I²R=0.025W；（0.022-0.028均可）
故答案為：（1）左；（2）D；F；（3）如圖所示；（4）0.025．
       

點(diǎn)評(píng) 本題考查二極管伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，本題中要注意萬用表的歐姆檔黑表筆接內(nèi)部電源的正極；同時(shí)注意二極管的伏安特性曲線的性質(zhì)，明確二極管為非線性元件，不能直接利用歐姆定律求解電流；只能根據(jù)伏安特性曲線去分析求解．