POLITECHNIKA LUBELSKA
Wydział Elektryczny
Laboratorium instalacji i oświetlenia elektrycznego
Ćwiczenie nr:1
Temat:Badanie selenowego ogniwa fotoelektrycznego.
Grupa ED.8.1
Piotr Szczepaniak
Sebastian Marzenowski
Mariusz Wolanin
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zbadanie zależności prądu fotoelektrycznego od natężenia oświetlenia na ogniwie przy różnych opornościach zewnętrznych oraz zależności prądu fotoelektrycznego od kąta padania światła na powierzchnię ogniwa.
Schemat układu pomiarowego:
Badanie zależności prądu fotoelektrycznego od natężenia oświetlenia na ogniwie dla różnych oporności zewnętrznych obwodu ogniwa.
Wyniki pomiarów i obliczeń zestawione są w tabeli poniżej:
Wzorzec światłości: I=721cd, Φ=4530lm, U=220V |
|||||||
E[lx] |
r[m] |
Rz=200Ω |
Rz=1000Ω |
Rz=5000Ω |
|||
|
|
i[μA] |
Φ[lm] |
i[μA] |
Φ[lm] |
i[μA] |
Φ[lm] |
100 |
2,68 |
1,3 |
4512,8 |
3,6 |
4512,8 |
5 |
4512,8 |
200 |
1,90 |
2,7 |
4536,5 |
6,8 |
4536,5 |
8,2 |
4536,5 |
300 |
1,55 |
3,9 |
4528,6 |
9,2 |
4528,6 |
10,3 |
4528,6 |
400 |
1,34 |
5,1 |
4512,8 |
11,5 |
4512,8 |
11,8 |
4512,8 |
500 |
1,20 |
6,3 |
4523,9 |
13,2 |
4523,9 |
12,9 |
4523,9 |
600 |
1,10 |
7,2 |
4561,6 |
14,8 |
4561,6 |
13,7 |
4561,6 |
700 |
1,00 |
8,2 |
4398,2 |
16,2 |
4398,2 |
14,7 |
4398,2 |
800 |
0,95 |
8,9 |
4536,5 |
16,9 |
4536,5 |
15,2 |
4536,5 |
900 |
0,89 |
9,8 |
4479,2 |
18,1 |
4479,2 |
15,9 |
4479,2 |
1000 |
0,85 |
10,2 |
4539,6 |
18,8 |
4539,6 |
16,3 |
4539,6 |
2000 |
0,60 |
15,4 |
4523,9 |
23,8 |
4523,9 |
19,2 |
4523,9 |
3000 |
0,49 |
18,3 |
4525,8 |
- |
- |
20,9 |
4525,8 |
4000 |
0,42 |
19,9 |
4433,4 |
- |
- |
21,7 |
4433,4 |
Obliczenia przykładowe:
Φ=2Π*r2E=2Π*(2,68)2*100=4512,8lm
1) Badanie zależności prądu fotoelektrycznego od kąta padania światła na powierzchnię ogniwa.
Wyniki pomiarów i obliczeń zestawione są w tabeli poniżej:
Wzorzec światłości: Iw=721cd, U=220V, Φ=4530lm |
|||||
Natężenie oświetlenia na ogniwie: E=721lx, odległość l=1m |
|||||
Kąt padania światła |
Bez nasadki korekcyjnej |
Z nasadką korekcyjną |
|||
Zmiana kierunku padania strumienia świetlnego w prawo. |
|||||
α |
i[μA] |
I/Iα=0 |
[Cos(α-1)/cosα]*100% |
i[μA] |
I/Iα=0 |
0 |
17 |
1 |
99,98% |
9 |
1 |
10 |
17 |
1 |
100,29% |
7,8 |
0,87 |
20 |
16,8 |
0,99 |
100,62% |
7,6 |
0,84 |
30 |
16,1 |
0,95 |
100,10% |
7,1 |
0,79 |
40 |
15,1 |
0,89 |
101,45% |
6,5 |
0,72 |
50 |
13,9 |
0,82 |
102,06% |
6 |
0,67 |
60 |
12,3 |
0,72 |
103% |
3,2 |
0,36 |
70 |
8 |
0,47 |
104,78% |
1 |
0,11 |
80 |
2 |
0,12 |
109,88% |
0,2 |
0,022 |
90 |
0,2 |
0,012 |
- |
0,2 |
0,022 |
Zmiana kierunku padania strumienia świetlnego w lewo. |
|||||
0 |
17 |
1 |
99,98% |
9 |
1 |
10 |
16,8 |
0,99 |
100,29% |
7,8 |
0,87 |
20 |
16,5 |
0,97 |
100,62% |
7,6 |
0,84 |
30 |
16,3 |
0,96 |
100,10% |
7,3 |
0,81 |
40 |
15,7 |
0,92 |
101,45% |
6,7 |
0,74 |
50 |
14,9 |
0,88 |
102,06% |
5,9 |
0,66 |
60 |
13,1 |
0,77 |
103% |
5,2 |
0,58 |
70 |
10,8 |
0,64 |
104,78% |
3,7 |
0,41 |
80 |
3,9 |
0,23 |
109,88% |
2,2 |
0,24 |
90 |
0,1 |
0,0059 |
- |
0,2 |
0,022 |
Obliczenia przykładowe:
I/Iα=0=0,1/17=0,0059
[Cos(α-1)/cosα]*100%=[cos(10-1)/cos10]*100%=99,98%
Wykres I/ Iα=0=f(α) dla zmiany kierunku padania strumienia świetlnego w prawo.
Wykres I/ Iα=0=f(α) dla zmiany kierunku padania strumienia świetlnego w lewo.
Wnioski:
Na podstawie uzyskanych wykresów można zauważyć, że natężenie prądu fotoelektrycznego ogniwa zależy istotnie od rezystancji obwodu zewnętrznego Rz.Dla małych oporności Rz prąd powinien zmieniać się proporcjonalnie do natężenia oświetlenia na powierzchni ogniwa.Dlatego przebieg i=f(E) dla Rz=200Ω jest najbardziej zbliżony do prostoliniowego.Dla dużej rezystancji Rz=5000Ω prąd ogniwa zmienia się nieznacznie dla natężeń powyżej 1000lx (charakterystyka jest płaska).
Znaczny wpływ na prąd fotoelektryczny ma również kąt padania strumienia świetlnego na ogniwo.Jeżeli kąt α będzie się zwiększał to prąd ogniwa będzie się zmniejszał.Nasadka korekcyjna powoduje zmniejszenie prądu ogniwa w stosunku do pomiarów bez nasadki.
5
