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发光二极管(LED)是一种节能、环保的元器件,被广泛应用到显示器、照明等各领域.某兴趣小组为探究工作电压是“1.4~4V”、最大正向直流电源是“5~20mA”的LED管的I-U曲线,设计了如图
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发光二极管(LED)是一种节能、环保的元器件,被广泛应用到显示器、照明等各领域.某兴趣小组为探究工作电压是“1.4~4V”、最大正向直流电源是“5~20mA”的LED管的I-U曲线,设计了如图①所示的实验电路.实验室备有以下器材:
电流表A1:量程0~50mA,内阻约为50Ω
电流表A2:量程0~200mA,内阻约为10Ω
电压表V:量程0~5V,内阻约为10kΩ
滑动变阻器R1:阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A
滑动变阻器R2:阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA
直流电源E:输出电压6V,内阻不计
开关(S)、导线若干
(1)为了提高实验结果的准确性,电流表应选择___;滑动变阻器应选用___(以上填器材代号).
(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图②所示的I-U图象.根据图象,可知二极管的阻值在电压为0.8V~1.5V之间时的变化规律:___(选填“先变小后不变”或“先变大后不变”).
(3)发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图③所示.其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率Φ与供给发光二极管的电功率比值.则发光二极管效率达最大时其电阻RL=___Ω,辐射的光功率Φ=___ W.(计算结果保留三位有效数字)
电流表A1:量程0~50mA,内阻约为50Ω
电流表A2:量程0~200mA,内阻约为10Ω
电压表V:量程0~5V,内阻约为10kΩ
滑动变阻器R1:阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A
滑动变阻器R2:阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA
直流电源E:输出电压6V,内阻不计
开关(S)、导线若干
(1)为了提高实验结果的准确性,电流表应选择___;滑动变阻器应选用___(以上填器材代号).
(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图②所示的I-U图象.根据图象,可知二极管的阻值在电压为0.8V~1.5V之间时的变化规律:___(选填“先变小后不变”或“先变大后不变”).
(3)发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图③所示.其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率Φ与供给发光二极管的电功率比值.则发光二极管效率达最大时其电阻RL=___Ω,辐射的光功率Φ=___ W.(计算结果保留三位有效数字)
▼优质解答
答案和解析
由图2可知,测量的电流值没有超过10mA;故只能选用A1进行测量;因本实验采用分压接法,则滑动变阻器应选择小电阻;故选R1;
(2)由图可知,图象的斜率先增大后减小,而I-U图象中图象的斜率表示电阻的倒数;故可知电阻先变小后变大;
(3)由图③可知,当效率达最大时,电流为6mA,由图②可知,电压为1.6V,则电阻R=
=267Ω;
此时效率为60%;功率P=UI=1.6×6×10-3=9.6×10-3W;
光功率Φ=60%P=9.6×10-3×0.6=0.00576W;
故答案为:(1)A1 R1 (2)先变小后不变
(3)267 0.00576
(2)由图可知,图象的斜率先增大后减小,而I-U图象中图象的斜率表示电阻的倒数;故可知电阻先变小后变大;
(3)由图③可知,当效率达最大时,电流为6mA,由图②可知,电压为1.6V,则电阻R=
1.6 |
6×10-3 |
此时效率为60%;功率P=UI=1.6×6×10-3=9.6×10-3W;
光功率Φ=60%P=9.6×10-3×0.6=0.00576W;
故答案为:(1)A1 R1 (2)先变小后不变
(3)267 0.00576
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