Nr 13	Temat : Badanie fotokomórki gazowanej
95.03.03

1. Opis ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zbadanie fotokomórki gazowanej oraz wyznaczenie następujących charakterystyk :

- prądowo - napięciowej

- świetlnej.

Schemat badanego układu :

Opis przyrządów pomiarowych :

- woltomierz : klasa 0,5

zakres 150 V

ilość działek 75

- mikroamperomierz : klasa 1,5

zakres 150 A

ilość działek 150

2. Przebieg ćwiczenia.

Na ławie optycznej umieszczona jest fotokomórka

w osłonie metalowej,szczelnie osłonięta przed światłem rozproszonym,z wyjątkiem okienka.Na drugim końcu ławy umieszczone jest źródło światła o dużej wydajności.Żarówka umieszczona jest w osłonie,w której znajduje się otwór,ma to na celu uzyskanie,w przybliżeniu,punktowego źródła światła.

a) wyznaczanie charakterystyki prądowo - napięciowej.

Zmieniając opornicą suwakową napięcie przyłożone do fotokomórki w przedziale od 0 do 95 woltów,odczytywano wielkość fotoprądu z mikroamperomierza i napięcie

z woltomierza.Pomiary wykonano trzy razy dla odległości :

20 cm , 15 cm , 10 cm.

Wyniki zamieszczono w tabeli [T.a],a odpowiednie charak-terystyki na wykresie [W.a].

b) wyznaczanie charakterystyki świetlnej

Przy ustalonej wartości napięcia na elektrodach fotokomórki

( 60 V , 80 V , 94 V ) przeprowadzono trzy pomiary zależności natężenia fotoprądu w komórce od jej odległości od źródła światła.W tym celu ustawiono żarówkę około 8 cm od fotokomórki i stopniowo zwiększano odległość aż do takiego położenia,przy którym nie zaobserwowano zmian przepływu prądu w obwodzie.

Wyniki zamieszczono w tabeli [T.b],a odpowiednie charak-terystyki na wykresie [W.b].

3. Tabele pomiarów.

d = 20 [cm]				d = 15 [cm]			d = 10 [cm]
Lp.		U [V]	I [A]	U [V]		I [A]	U [V]		I [A]
1.		0	0	3		2	2		2
2.		6	2	9		4	6		6
3.		18	4	20		6	12		9
4.		28	6	27		8	22		12
5.		35	8	48		12	36		22
6.		49	12	51		18	46		30
7.		61	16	58		22	56		40
8.		70	20	64		26	62		47
9.		74	22	69		30	68		54
10.		77	24	75		36	74		64
11.		82	27	81		42	80		73
12.		84	28	86		48	84		81
13.		86	30	88		52	88		89
14.		88	32	91		56	90		96
15.		90	34	92		60	92		108
16.		92	37	94		64	94		114
17.		95	41	95		68	95		122

Tabela [T.a]

U = 94 [V]				U = 80 [V]			U = 60 [V]
Lp.		d [cm]	I [A]	d [cm]		I [A]	d [cm]		I [A]
1.		8.0	150	8.0		90	8.0		57
2.		8.0	140	8.5		80	8.5		50
3.		8.2	130	8.9		72	8.9		46
4.		8.5	120	9.3		65	9.5		41
5.		8.8	110	9.7		60	10.0		36
6.		9.2	100	10.3		54	10.9		31
7.		9.6	90	10.8		50	11.9		27
8.		10.2	80	11.8		44	13.0		24
9.		10.9	70	12.6		38	14.9		20
10.		11.9	60	13.7		34	16.4		18
11.		13.9	50	15.0		30	18.4		16
12.		15.7	40	19.0		23	20.4		15
13.		21.3	30	22.4		22	23.2		14

Tabela [T.b]

4. Charakterystyki.

I [A]

Wykres [W.a]

I [A]

Wykres [W.b]

Krzywe do powyższych charakterystyk zostały wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów.

Dla wykresu [W.a] zastosowano aproksymację wykładni-czą opisaną równaniem :

gdzie współczynniki A i B wyliczono z następujących wzorów :

gdzie r oznacza współczynnik korelacji krzywej do danych punktów.

Wartość współczynników dla wykresu [W.a] :

	d = 20 cm	d = 15 cm	d = 10 cm
A	2,288	2,841	4,589
B	0,031	0,033	0,035
r	0,982	0,981	0,964

Wartość współczynników dla wykresu [W.b] :

	U = 94 V	U = 80 V	U = 60 V
A	4196	1527	852
B	-1,674	-1,417	-1,350
r	0,983	0,982	0,982

5.Błędy.

uchyb bezwzględny przyrządów pomiarowych :

- woltomierza

- amperomierza :

uchyb bezwzględny pomiaru odległości d :

d = 0,2 cm

6.Wnioski z ćwiczenia.

Analizując otrzymane charakterystyki doszliśmy do wniosku,że oprócz uchybów bezwzględnych duży wpływ na dokładność pomiarów ma czułość układu i niedoskonałość odczytu wskazań.Stąd też prawdopodobnie wynikają odchylenia krzywej wyznaczonej metodą najmniejszych

kwadratów od wyników doświadczenia.Na błąd pomiaru wpłynęły także : niepunktowość źródła światła,wahania napię-cia zasilającego żarówkę oraz przyłożonego do elektrod fotokomórki.

W przypadku charakterystyki prądowo - napięciowej równanie krzywej aproksymującej określa daną zależność jedynie dla zbadanego zakresu napięć.Jest to krzywa wykładnicza (dążąca do nieskończoności),natomiast rzeczywista charakterystyka dąży do prądu nasycenia

Inas = nmax e , gdzie nmax - maksymalna liczba elektronów, które mogą opuścić katodę w ciągu sekundy, e - ładunek elektronu.Większe odchylenie pomiaru dla d=10 cm wynika prawdopodobnie ze zwiększonej czułości układu przy małej odległości.

---