把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图(a)的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图(b),但为简单起见,可近似

◎ 题目

把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图(a)的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图(b),但为简单起见,可近似地看作直线,直线与横轴的交点EO=1V (见(b)图中的虚线),即二极管上所加电压U<EO时电流为零,U>EO时,I和U为线性关系,此二极管消耗的电功率超过4.0W时将被烧坏.试问:

小题1:电阻R最小要多大才不致烧坏二极管?
小题2:在保证不致烧坏二极管的条件下R值为多大时,输入给R的功率为最大?此功率最大值等于多少瓦?

◎ 答案


小题1:I≤2A
小题2:6W

◎ 解析


小题1:依题意,由图(b)可得二极管电流和电压的关系为:I=2U-2  ① 
又二极管的功率:P=UI≤4W   
将①代入②得:U2-U-2≤0  解得:U≤2V 
代入①得:I≤2A
小题2:由闭合电路欧姆定律  E=U+IR 得 R≥1.5Ω
输入给R的功率PR=(E-U)I=(E—U)(2U-2)=-2U2+12U-10=-2(U-3)+8
可见PR随U按抛物线规律变化,其开口向下,最大值时 U=3V,故要使R的功率最大,其电压只能是二极管不被烧坏的最大电压U=2V。这样R=1.5Ω  PR的最大值PR=(E-U)I=6W

◎ 知识点

    专家分析,试题“把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图(a)的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图(b),但为简单起见,可近似…”主要考查了你对  【闭合电路欧姆定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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