这绝对不是误差

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1、这绝对不是误差　　物理兴趣小组在练习万用表的使用实验中，笔者给每个小组发了一些电阻元件和各种二极管，同学们兴致勃勃地开始测量.忽然子航同学喊起来了：“不对呀，误差怎么这么大呢？”原来他发现同一个二极管用欧姆档的不同档位来测，读数相差了十倍左右.　　　　我问他：“这可能是误差吗？”，他想了想，“不可能，误差绝对不可能这么大，一定是哪里出问题了.”我鼓励他说：“那你想办法找出问题的原因吧！”.聪明的子航很快想出了办法：他从其他同学哪里借了几块万用表，分别把刚才的二极管重新测量了几遍，结果跟刚才一样；他又找了规格相同的几个二极管各自测量了一遍，结果依旧.

2、子航陷入了沉思.　　　　　　他探究的欲望被激发起来了，很快又设计了如下的探究方案：　　　　器材：指针万用表、黄色发光二极管.　　　　探究方案：用万用表的不同档位分别测量二极管的正向电阻值，并观察二极管的发光情况(如图1).实验结果如下：　　4　　　　　　Ω档正向电阻值/Ω发光情况　　×138最亮　　×102.8×102较亮　　×1002.6×103较暗　　×1k1.9×104不亮　　　　“为什么会这样呢？”　　　　“二极管亮度不同，说明在不同档位流过二极管的电流不同，你研究一下万用表的欧姆挡的原理，分析为什么不同挡位下同一只二极管电流会不同.”　　

3、　　子航认真研究了万用表欧姆挡的电路图，欧姆档电路非常复杂，于是我指导他画出简化后的电路(如图2)，原来不同的档位就是通过改变分流电阻实现的.由欧姆表的原理可知，若用×1和×10档指针指的位置相同，用×1档时通过被测电阻的电流是用×10档的10倍.前面四次测量中，指针的位置变化不多，所以通过二极管的电流依次递减，约为前者的1/10，因此二级管的亮度也依次递减.　　　　4　　子航疑惑地说：“可我还是不明白，我记得导体的电阻大小与通过导体的电流无关，可二极管为什么电阻随电流变化这么大呢？”　　　　我提醒他：“你还记得咱们学习《欧姆定律》时指出，二极管属

4、于非线性元件，欧姆定律并不适用.这样吧，这里有传感器，你设计实验，描绘一下二极管的伏安特性曲线.”　　　　这对子航来说并非难事，因为前面刚刚做过描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，在物理兴趣小组又经常用数字化实验装置.他很快设计好电路(如图3)，器材如下：电池组(3V)、滑动变阻器(0～20Ω)、黄色发光二极管、电压传感器、电流传感器、数据采集器、开关和导线.　　　　笔者提醒他，调整滑动变阻器时注意，电流不要超过20mA，否则容易烧毁发光二级管.他得出二极管的伏安特性如图4所示.　　　　　　由图像可知，当二极管两端的电压由1.8V增大到2.3V的过程中，

5、电流迅速由零增大到20mA，可见用万用表不同档位测量二极管的正向电阻时差别很大，这绝不是误差.甚至用不同型号万用表的同样档位来量同一二极管的正向电阻，测量值也会不同，这是由二极管的伏安特性决定的.　　　　分析到这里，子航的兴趣更浓了，“4老师，咱们用数字万用表量量这这个二极管吧.”　　　　器材：数字万用表、黄色发光二极管　　　　　　测量结果如图5:当使用20M及以下电阻档时，数字万用表超量程(显示1)，当用200M量程时，示数为1.9MΩ.　　4