Rok akademicki 1994/95 |
Laboratorium z fizyki |
|||
Nr ćwiczenia: 47 |
Charakterystyka fotoogniwa |
|||
Wydział: Elektronika Kierunek: El. i telek. Grupa: 1.3 |
Sośnicki Rafał Wojtek Stoltmann
|
|||
Data wykonania 08.11.1994 rok |
Ocena |
Data zaliczenia |
Podpis |
|
|
T |
|
|
|
|
S |
|
|
|
Wykresy:
1. Wykres zależności napięcia i natężenia
U[v]
I[μA]
2. Wykres zależności natężenia światła i napięcia
U[v]
1/r2
Trzy wykresy na jednym (filtr zielony -góra, filtr czerwony - środek, filtr niebieski - dół)
1. Zasada pomiaru
A. Charakterystyka oświetleniowej fotoogniwa
Badano zależność prądu fotoelektrycznego od odległości r źródła światła. Obwód elektryczny układu jest przy pomiarze wyłączony.
- zestawiono układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
- zmieniamy odległość r między lampą i fotoelementem odczytując każdorazowo opór przy filtrach czerwonym, zielonym i niebieskim.
B. Charakterystyka prądowo - napięciowa
Stopniowo zmniejszamy opór na oporniku od 100 Ω do 10 kΩ co 10 kΩ, a od 10 - 0 co 1 kΩ mierząc dla każdego oporu natężenie i napięcie.
2. Schemat układów pomiarowych
E
3. Ocena dokładności pojedyńczych pomiarów
Do pomiarów użyto:
a) opornik ΔR =1kΩ
b) miliamperomierz ΔI = 0.1 μA
c) podziałka do pomiaru odległości Δr = 0.5 cm
d) miliwoltomierz ΔU = 1 mV
4. Tabele pomiarowe
Tabela nr 1
Ucz [V] |
Uz [V] |
Un [V] |
r [m] |
|
Δ |
0.247 |
0.259 |
0.146 |
0.20 |
25,000 |
1.250 |
0.238 |
0.251 |
0.137 |
0.22 |
20,661 |
0.940 |
0.229 |
0.242 |
0.129 |
0.24 |
17,361 |
0.734 |
0.221 |
0.234 |
0.122 |
0.26 |
14,793 |
0.576 |
0.213 |
0.225 |
0.115 |
0.28 |
12,755 |
0.465 |
0.205 |
0.217 |
0.109 |
0.30 |
11,111 |
0.381 |
0.198 |
0.209 |
0.103 |
0.32 |
9,766 |
0.313 |
0.191 |
0.202 |
0.097 |
0.34 |
8,651 |
0.266 |
0.185 |
0.194 |
0.092 |
0.36 |
7,716 |
0.223 |
0.178 |
0.187 |
0.088 |
0.38 |
6,925 |
0.192 |
0.173 |
0.180 |
0.083 |
0.40 |
6,250 |
0.166 |
Tabela nr 2.
I [μA] |
U [V] |
Rabc [kΩ] |
P = U * I [W*10-6] |
2.4 |
0.239 |
100 |
0.5736 |
2.7 |
0.238 |
90 |
0.6426 |
3.0 |
0.236 |
80 |
0.7080 |
3.4 |
0.234 |
70 |
0.7956 |
3.9 |
0.231 |
60 |
0.9009 |
4.7 |
0.228 |
50 |
1.0716 |
5.7 |
0.223 |
40 |
1.2711 |
7.3 |
0.215 |
30 |
1.5695 |
10.0 |
0.200 |
20 |
2.0000 |
15.6 |
0.163 |
10 |
2.5428 |
16.4 |
0.156 |
9 |
2.5584 |
17.4 |
0.149 |
8 |
2.5926 |
18.4 |
0.141 |
7 |
2.5944 |
19.6 |
0.131 |
6 |
2.5676 |
20.9 |
0.120 |
5 |
2.5080 |
22.5 |
0.107 |
4 |
2.4075 |
23.9 |
0.091 |
3 |
2.1749 |
25.5 |
0.073 |
2 |
21.8615 |
27.2 |
0.052 |
1 |
1.4144 |
28.7 |
0.028 |
0 |
0.8036 |
5. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów wielkości złożonej
Dla danych z tabeli nr 1 pozycja 3
P = U*I - wzór z tabeli nr 2 użyjto dla pozycji 2
P = 0.238*2.4*10-6 = 0.6426*10-6 W = 0.6426 μW
6. Rachunek błędów
Do obliczeń błędów wybrono metodę różniczki zupełnej ze względu na jej przydatność we wzorach, które tu stosuję. Metoda ta jest w tym przypadku szybsza od różniczki logarytmicznej.
Dla danych zawartych w tabeli nr 1
Błąd maksymalny mocy fotoogniwa obliczono za pomocą różniczki logarytmicznej
P = U * I
ln P = lnU * lnI
Dane z tabel nr 1.
Moc maksymalna fotoogniwa
P = 2.5944*10-6 ± 3.25*10-8 W = 2.5944 *10-6 ± 0.033*10-6 W = 2.5944 ± 0.033 μW
7. Zestawienie wyników pomiarów
Doświadczenie I
Ucz [V] |
Uz [V] |
Un [V] |
r [m] |
|
0.247 |
0.259 |
0.146 |
0.20 |
25,000.000±1.250 |
0.238 |
0.251 |
0.137 |
0.22 |
20,661.000±0.940 |
0.229 |
0.242 |
0.129 |
0.24 |
17,361.000±0.734 |
0.221 |
0.234 |
0.122 |
0.26 |
14,793.000±0.576 |
0.213 |
0.225 |
0.115 |
0.28 |
12,755.000±0.465 |
0.205 |
0.217 |
0.109 |
0.30 |
11,111.000±0.381 |
0.198 |
0.209 |
0.103 |
0.32 |
9,766.000±0.313 |
0.191 |
0.202 |
0.097 |
0.34 |
8,650.000±0.266 |
0.185 |
0.194 |
0.092 |
0.36 |
7,716.000±0.223 |
0.178 |
0.187 |
0.088 |
0.38 |
6,925.000±0.192 |
0.173 |
0.180 |
0.083 |
0.40 |
6,250.000±0.166 |
8. Uwagi i wnioski
Podczas wykonywania ćwiczenia zaobserwowałem, że wraz ze zmniejszaniem się odległości r tzn. źródła światła i elementu fotoelektrycznego (fotoogniwa) wzrasta napięcie prądu samoindukcyjnego w fotoogniwie.