Question

4．LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活．某實(shí)驗(yàn)小組要精確測定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約為500Ω，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同．
實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：
A．電流表A₁（量程為50mA，內(nèi)阻r₁約為3Ω）
B．電流表A₂（量程為2mA，內(nèi)阻r₂=15Ω）
C．電壓表V（量程0～12V，內(nèi)阻R=1kΩ）
D．滑動(dòng)變阻器R₁ （0～20Ω）
E．定值電阻R₂=1 985Ω
F．蓄電池E（電動(dòng)勢為12V，內(nèi)阻很�。�
G．開關(guān)S
（1）部分電路原理圖如圖所示，請(qǐng)選擇合適的器材，電表1為C，電表2為B．（填寫器材前的字母編號(hào)）
（2）將電路圖補(bǔ)充完整（畫出連接導(dǎo)線、電表的符號(hào)）．
（3）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁，當(dāng)電表2的示數(shù)達(dá)到1.5mA時(shí)，記下電表1的示數(shù)，即可確定LED燈正常工作時(shí)的電阻．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)需要測出LED燈兩端的電壓與通過它的電流，根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材與電路圖結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理選擇電表．
（2）根據(jù)LED燈的內(nèi)阻與滑動(dòng)變阻器最大阻值的關(guān)系確定滑動(dòng)變阻器的接法，然后完善電路圖．
（3）LED燈在額定電壓下正常工作，一串并聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出LED燈正常發(fā)光時(shí)電表2的示數(shù)．

解答 解：（1）要精確測定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，需測量LED燈兩端的電壓和通過LED燈的電流，
由于電壓表的量程較大，測量誤差較大，不能用已知的電壓表測量LED兩端的電壓，
可以將電流表A₂與定值電阻串聯(lián)改裝為電壓表測量電壓，故電表2選B；
LED燈正常工作時(shí)的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{500Ω}$=0.06A=6mA，電流表A₁的量程太大，不能用A₁測量電流，
可以把已知內(nèi)阻的電壓表串聯(lián)接入電路測電流，故電表1選C；
（2）因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于LED的電阻，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．電路圖如圖所示：

（3）LED燈正常工作時(shí)的電壓為3V，通過電流表A₂的電流：I₂=$\frac{U}{{R}_{2}+{r}_{2}}$=$\frac{3}{1985+15}$=0.0015A=1.5mA；
當(dāng)電表2的示數(shù)達(dá)到1.5mA時(shí)記下電表1的示數(shù)，即可確定LED燈正常工作時(shí)的電阻．
故答案為：（1）C；B；（2）電路圖如圖所示；（3）1.5 mA．

點(diǎn)評(píng) 本題的難點(diǎn)在于電流表的量程偏小，無法測電流，電壓表的量程偏大，測量電壓偏大，最后需通過改裝，用電流表測電壓，電壓表測電流．