Съдържание

Условие Отговори Решение

НОФ 2010, III кръг (национален), 10–12 клас — Задача 3. Светодиод

Автор: Olympiads XYZ · транскрипция на официалните материали

Автоматична транскрипция · предстои повторна проверка срещу оригинала

Редактирай тази страница

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Съдържание

Условие Отговори Решение

Олимпиада по физика 2010, национален кръг, Плевен — тема за 10.–12. клас, първи ден · 1 май 2010 г. · 15 т.

Условие

Светодиодът е полупроводников диод, който излъчва светлина, когато през него протича ток в права посока. На Фиг. 3.1 (а) е показана т. нар. волтамперна характеристика на светодиода – зависимостта на тока $I$ през диода от приложеното върху него напрежение $U$ . При определено напрежение $U_0$ , наречено напрежение на запалване, токът през диода рязко нараства. При $U > U_0$ малки промени на напрежението предизвикват големи промени на тока. Затова, може да се приеме, че светодиодът работи при напрежение $U \approx U_0$ , а волтамперната му характеристика се представя с идеализираната графика, показана на Фиг. 3.1 (б). Приемете, че всеки електрон, преминал през диода, е предизвикал излъчване на един фотон и цялата отделена в диода енергия е под формата на светлина (а не като джаулева топлина)..

Светодиод с напрежение на запалване $U_0 = 2{,}0\ \mathrm{V}$ е включен към източник на постоянно напрежение с ЕДН $\mathcal{E} = 5{,}0\ \mathrm{V}$ , както е показано на Фиг. 3.2.

Фиг. 3.1. (а) реална волтамперна характеристика на светодиода и схемното му означение; (б) идеализирана характеристика с напрежение на запалване $U_0$. — Фиг. 3.1. (а) реална волтамперна характеристика на светодиода и схемното му означение; (б) идеализирана характеристика с напрежение на запалване $U_0$ .

Фиг. 3.2. Светодиод, свързан последователно с резистор $R$ към източник с ЕДН $\mathcal{E}$. — Фиг. 3.2. Светодиод, свързан последователно с резистор $R$ към източник с ЕДН $\mathcal{E}$ .

Фиг. 3.3. Схема на тристепенен индикатор на напрежение: диодите $D_1$ и $D_2$, резисторите $R_1$, $R_2$ и $R = 1{,}8\ \mathrm{k\Omega}$, захранени с напрежение $U$. — Фиг. 3.3. Схема на тристепенен индикатор на напрежение: диодите $D_1$ и $D_2$ , резисторите $R_1$ , $R_2$ и $R = 1{,}8\ \mathrm{k\Omega}$ , захранени с напрежение $U$ .

а) Колко трябва да бъде съпротивлението $R$ на резистора така, че мощността на излъчване на светодиода да бъде $P_0 = 10\ \mathrm{mW}$ ? [4 т.]

б) Колко е коефициентът на полезно действие (КПД) на показаната електрическа верига. КПД се определя като отношение на енергията, излъчена от диода за дадено време към общата енергия, отделена във веригата за същото време. [2 т.]

в) Светодиодът излъчва практически монохроматична светлина. Колко е нейната дължина на вълната $\lambda$ ? В коя, част на спектъра излъчва светодиодът? [4 т.]

г) На Фиг. 3.3 е показана схема на тристепенен индикатор на напрежение. Колко трябва да бъдат съпротивленията $R_1$ и $R_2$ така, че при напрежение $U \le 5\ \mathrm{V}$ диодите да не светят, при $5\ \mathrm{V} < U \le 10\ \mathrm{V}$ да свети само диодът $D_1$ , а при $U > 10\ \mathrm{V}$ да светят и двата диода? [5 т.]

Отговори

Покажи отговорите

Решение

Покажи официалното решение

Оригинал в Архива: NOF3_2010_10-12problemsD1.pdf · официални решения: NOF3_2010_10-12solutionsD1.pdf