Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем, страница 2

Исследование проводится на следующей установке: вдоль направ-ляющих  могут перемещаться укреплённые на  штативах маловоль-товая  лампочка и фотоэлемент. При изменении расстояния r меж-ду  лампочкой и фотоэлементом изменяется Е. Во избежания попа-дания на фотоэлемент постороннего света направляющие заключе-ны в футляр, имеющий  открытую переднюю  стенку, кот. называе-тся шторой. Светочувствительная поверхность фотоэлемента за-крыта специальной крышкой, снимаемой перед началом работы. Ла-мпочка  питается от  городской сети  через понижающее напряже-ние устройство. Для определения фото-эдс и фототока использует-ся электрическая цепь, изображённая на рис.

Электр. цепь  элемента  содержит  последовательно включённые миллиамперметр, магазин сопротивлений М, ключ и эталонное соп-ротивление R.. К сопротивлению R при помощи другого ключа через  гальванометр g может быть подключён фотоэлемент F. Подклю-чение фотоэлемента производится таким образом чтобы эдс, воз-никающая в фотоэлементе при его освещении, и падении напряже-ния на сопротивлении R, вызываемое источником тока, имели встр. направления.

При замкнутом ключе К-2 подбором соответствующего сопроти-вления можно добиться того, чтобы стрелка гальванометра g не   откланялась при замкнутом ключе К-1 и освещённом фотоэлемен-те. В этом случае падение напряжения на сопротивлении R конпен-сирует фото-эдс и равняется е й по величине:

ЕФ=iR     (1)

Перед началом работы вводят в магазине сопротивлений сопро-тивление 200 Ом, т.к. иначе стрелка миллиамперметра при включе-нии цепи отклоняется за пределы шкалы.

Открыв штору, закрывающую фотоэлемент от постороннего света, на расстоянии r=50см от фотоэлемента, устанавливают лампочку. Закрыв штору, включают лампочку и, замыкая ключ К-1 в цепи фотоэлемента, при помощи гальванометра измеряют фото-ток (ключ К-2 при этом разомкнут). После этого ключом К-2 замы-кают цепь. Держа К-1 замкнутым, подбирают сопротивление, при котором гальванометр зафиксирует отсутствие тока в цепи фо-тоэлемента. Измеряют по миллиамперу ток i в цепи, при котором добились компенсации. Зная i и R, по формуле (1) рассчитывают фо-то-эдс.

Увеличивая освещённость фотоэлемента путём приближения к нему лампочки, повторяют опыт при различных расстояниях между лампочкой и фотоэлементом. По формуле (1) рассчитывают фото-эдс. Лампочку удобно смещать по шкале по 5 см. Результаты изме-рений и расчётов заносят в таблицу.

Освещённость Е поверхности фотоэлемента при расстоянии r не меньше 30 см, и нормальном падении лучей можно рассчитать по формуле освещённости.

Е=I/r^2,    (2)

Где I-сила света.

В нашей установке I=21 международной свече при напряжении на лампе 6 В. Вычисленная по формуле (2) освещённость при r в см выражается в фотах. Фот-освещённость, создаваемая источником света в 1 свечу на расстоянии 1 см. Для удобства построения графиков и более наглядной оценки её следует выразить в люксах:     1 фот=10^4 люкс.

Таблица      

№	r	Освещ.Е		фототок		Ток в цепи		Фото-эдс
		фоты	люксы	Дел.	mA	Дел.	mA
1	50	0.0084	84	6	0.021	53	21.2	212
2	45	0.0103	103	7	0.025	54	21.6	216
3	40	0.0131	131	9	0.032	56	22.4	224
4	35	0.0171	171	11	0.039	58.5	23.4	234
5	30	0.0233	233	14	0.049	61	24.4	244