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:

1. 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/I_α=0=0,1/17=0,0059

[Cos(α-1)/cosα]*100%=[cos(10-1)/cos10]*100%=99,98%

Wykres I/ I_α=0=f(α) dla zmiany kierunku padania strumienia świetlnego w prawo.

Wykres I/ I_α=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 R_z.Dla małych oporności R_z prąd powinien zmieniać się proporcjonalnie do natężenia oświetlenia na powierzchni ogniwa.Dlatego przebieg i=f(E) dla R_z=200Ω jest najbardziej zbliżony do prostoliniowego.Dla dużej rezystancji R_z=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

---