2. Измерение зависимости Uхх от освещенности.

Установить фотоэлемент в держатель. Поместить держатель на линейку на расстоянии 1 м от лампы. Подключить фотоэлемент к мультиметру – к разъемам «com» и «VΩHz». Перевести мультиметр в режим измерения напряжения – повернуть ручку предела шкалы на отметку «20V». Включить лампу и мультиметр. Изменяя расстояние от фотоэлемента до лампы от 1 м до 50 см с шагом 5 см, измерить зависимостьU_ххот расстояния до лампы, Данные занести в таблицу 1. Выключить лампу

3. Измерение зависимости Iкз от освещенности.

Не меняя схему, перевести мультиметр в режим измерения тока с пределом шкалы «200mA». Включить лампу. Изменяя расстояние от фотоэлемента до лампы от 1 м до 50 см с шагом 5 см, измеритьI_кзДанные занести в таблицу 1. Выключить лампу и мультиметр.

4. Измерение вах и получение ее зависимости от освещенности.

Подключить один разъем фотоэлемента к мультиметру (М1) – к разъему «mA», а другой к сопротивлению (R) – к одному из разъемов, (но не к желтому «max600V~»). Подключить второй разъем сопротивления (но не желтый) ко второму разъему мультиметра – «COM». Перевести мультиметр в режим измерения тока с пределом шкалы «200mA». Подключить к фотоэлементу (к разъемам уже подключенных к фотоэлементу штекеров) второй мультиметр (М2) (разъемы «com» и «VΩHz»). Перевести его в режим измерения напряжения с пределом шкалы «20V».

а) Поставить фотоэлемент на расстоянии 50 см от лампы. Перевести бегунок сопротивления в положение максимального значения R(положение, наиболее удаленное от разъемов). Включить лампу. Плавно изменяя сопротивлениеR(двигая бегунок в сторону разъемов) измерить зависимость тока от напряжения в пределах напряжения от 2,05 В до 1 В с шагом 0,01 В дляU= 2,05 ÷ 2 В и с шагом 0,1 В дляU= 2 ÷ 1 В. Данные занести в табл.2.

Табл. 2.

r= 50 см			r= 70 см		r= 90 см
J, Вт/м^2=			J, Вт/м^2=		J, Вт/м^2=
U, В	I, мА	P, мВт	U, В	I, мА	U, В	I, мА

б) Повторить пункт а) для расстояний 70 и 90 см. Данные также занести в таблицу 2.

Выключить лампу.

5. Влияние фильтра на вах и Uхх солнечной батареи.

Одним из способов понижения температуры является помещение между лампой и фотоэлементом стеклянной пластины, которая отсекает инфракрасное излучение.

Выставить держатель с фотоэлементом на расстоянии 50 см от ламы. Собрать схему из пункта 4. Включить лампу. Поставить стеклянную пластинку на пути света, снять ВАХ со стеклянной пластинкой. Снять U_ххсо стеклянной пластинкой.. Полученные данные записать в таблицу 3. Выключить лампу

Табл. 3.

Без стеклянной пластины		Со стеклянной пластиной
U, В	I, мА	U, В	I, мА
.	.	.	.
.	.	.	.
Uхх, В =		Uхх, В =

III. Обработка экспериментальных данных

1. Определить зависимость интенсивности света от расстояния: для этого показания вольтметра

J=U_J/(us)

где U_J– показания мультиметра,u=0,16 мВ/мВт - чувствительность фотодетектора иs- площадь датчика интенсивности. Характеристики датчика интенсивности: апертура 20˚, диаметр=2,5 см, чувствительность - 0,16 мВ/мВт. Построить графикJотr. Для расстояний меньше 50 см интенсивность находят экстраполяцией графикаJотr.

2. Построить зависимости I_кзиU_ххот освещенностиJ. ЗначенияJполучить из построенного в пункте 1 графикаJ(r).

3. Построить ВАХ для трех положений фотоэлемента: 50, 70 и 90 см от лампы, определить по графику J(r) пункта 1 соответствующие этим положениям значения освещенностиJи вписать их в табл.2.

4. Вычисление КПД фотоэлемента для трех интенсивностей. По ВАХ для каждого расстояния из пункта 3 определить максимальную мощность, даваемую фотоэлементом. Для этого необходимо построить прямоугольник максимальной площади так, чтобы одна точка касалась вольт-амперной характеристики. Площадь этого прямоугольника и есть максимальная мощность, вырабатываемая солнечной батареей:

P_max=U∙I.

Потребляемая мощность определяется из соотношения

P=J∙S,

где S=50 см²– площадь солнечной батареи,J– интенсивность света.

Коэффициент полезного действия

η=P_max/P 100%.

Результаты расчетов записать в табл.2.

5. Построить ВАХ фотоэлемента без стеклянной пластины и со стеклянной пластины.

Содержание отчета

1. Зависимость интенсивности света на разных расстояниях от лампы, J(r).

2. Зависимость напряжения холостого хода от освещенности, U_хх(J).

3. Зависимость тока короткого замыкания от освещенности, I_кз(J).

4. ВАХ для трех различных значений освещенности, I(U) дляJ₁,J₂,J₃.

5. Значение КПД фотоэлемента для расстояния 50 см до лампы.

6. ВАХ для двух спектральных характеристик излучения - без фильтра и с фильтром, на расстоянии 50 см от лампы.

Контрольные вопросы

1. Что такое солнечная батарея? Каков принцип ее действия?

2. Что такое напряжение холостого хода и ток короткого замыкания?

3. Что такое КПД фотоэлемента и как его рассчитывать? Как выбрать оптимальный режим работы фотоэлемента?

4. Какое воздействие оказывает температура на напряжение холостого хода фотоэлемента?

5. В чем различие между освещением солнечным светом и освещением лампой?