− 14 −
Лабораторная работа № 8 − 1
Изучение характеристик фотосопротивления ФСК-1
Цель работы. Знакомство с закономерностями внутреннего фотоэффекта на примере характеристик фотосопротивления ФСК-1.
Описание экспериментальной установки
Для снятия характеристик фотосопротивления применяется установка, схема которой приведена на рис. 6. Напряжение постоянного тока (0 − 50 В) подается на фотосопротивление типа ФСК-1 от источника регулируемого напряжения УИП-2. Миллиамперметром измеряется ток, идущий через фотосопротивление, вольтметром − напряжение. Фотосопротивление находится в непрозрачном цилиндрическом кожухе, в торце которого имеется небольшое отверстие.
Такое расположение фотосопротивления позволяет до минимума снизить его фоновую освещенность за счет освещения в лаборатории. основная освещенность фотосопротивления обусловлена автомобильной
Л
ФСК-1
|
УИП-2 |
V |
220 В |
Tр |
0 ... 50 V |
μA
Рис. 6. Схема установки
лампочкой Л, включенной через трансформатор Тр в сеть. Фотосопротивление и лампочка установлены на фотоскамье напротив друг друга. Лампочка может перемещаться на различные расстояния относительно фотосопротивления. освещенность Е фотосопротивления при этом изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния r между ним и лампочкой.
Техника безопасности. Перед включением установки убедиться в исправности заземления источника питания УИП-2. На выходных клеммах УИП-2 напряжение достигает 50 В, поэтому клеммы руками не трогать.
− 15 −
Порядок выполнения
1.Включить УИП-2. Выждать 5 минут для его прогрева.
2.Включить в сеть понижающий трансформатор и подсветку вольтметра.
3.Включить автомобильную лампочку в розетку ~12 В на подвижном столике фотоскамьи.
Упражнение 1. Снятие вольт-амперных характеристик
4.Снять зависимость тока через фотосопротивление от напряжения на нем при двух значениях освещенности фотосопротивления (указываются преподавателем). Шаг повышения напряжения 3 – 5 В в пределах 0 – 50 В. Максимальное рабочее напряжение ФСК-1 равно 50 В.
5.Построить вольтамперные характеристики в приведенных на рис. 7 координатах.
Табл. 1
U = |
В |
|||||||||||
r1 |
= |
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r2 |
= |
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Упражнение 2. Снятие люкс-амперной характеристики.
6.Снять зависимость тока от освещенности при постоянном напряжении U на фотосопротивлении (значение напряжения указывается преподавателем). Освещенность фотосопротивления изменить путем изменения расстояния r между фотосопротивлением и лампочкой в пределах
0,2 − 1,0 м через 10 см.
7.Построить люкс-амперную характеристику ФСК-1 в приведенных на рис. 8 координатах.
8.По люкс-амперной характеристике с помощью закона Ома I = U/R вычислить сопротивление ФСК-1 при различных освещенностях и построить график в приведенных на рис. 8а координатах.
Табл. 2
U = |
В |
||||||||||
r, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E~ 1/r2, м−2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 16 −
Упражнение 3. Определение удельной чувствительности фотосопротивления ФСК − 1
9.Установить расстояние между лампочкой и фотосопротивлением в пределах 0,4 − 0,6 м, напряжение на ФСК-1 в пределах 20 – 50 В. Записать соответствующее им значение тока через фотосопротивление.
10.Определить освещенность фотосопротивления с помощью люксметра. Для этого фотоэлемент люксметра расположить рядом с фотосопротивлением (на точно таком же расстоянии от лампочки) так, чтобы плоскость фотоэлемента была перпендикулярна падающим лучам света, и по соответствующей шкале люксметра сделать отсчет в люксах.
11. Вычислить удельную чувствительность ФСК-1 по формуле (5), где Iф − разность между световым и темновым током фотосопротивления;
S = 3•10−5 м2 − площадь светочувствительного элемента.
12. Определить удельную чувствительность три раза при различных r и U в указанных пределах.
Табл. 3
№ |
r, |
U, |
E, |
Iсв,, |
Iтемн,, |
Iф,, |
K, |
опыта |
м |
В |
лк |
мА |
мА |
мА |
мкА/(лк м2 В) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
I, мA |
Рис. 7 |
I, мA |
Рис. 8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 10 20 30 40 50 U, В |
0 5 10 15 |
|
20 25 E~1/r2, м−2 |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
R, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8а |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 5 10 15 20 25 E ~ 1/r2, м−2