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光电效应演示器

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:902

本例介绍的光电效应演示器,可用于物理教学实验、交流发电机原理和光电效应、电磁感应等现象。
电路工作原理
该光电效应演示器电路由电阻器rl-r17、电位器rpl-rp3、二极管vdl-vd4、电源开关sl、选择开关s2、晶体管vl-v4、发光二极管vll-vlll和电池gb组成,如图2-36所示。


图2-37光电效应演示示意图

vl1-vl5和vl6-vllo作为两个方问电流的显示器件。当被测电流从输入端的a端流向b端时,v2因基极电位下降而工作电流变小,使v4截止、vl6-vllo不发光。此时vl和v3处于放大状态,使发光二极管vll-vl5发光。发光二极管的亮度和发光个数与输入端电流的大小成正比,即输人电流小时,发光二极管的发光数量少且亮度低;输入电流大时,发光二极管发光的数量多且亮度大,输人电流从小到大变化时,发光次序为vll、vl2…vl5,且亮度对应地由小变大;输人电流从大到小变化时,发光二极管亮度相应变暗直至熄灭,次序为vl5、vl4…vll。当输人电流从b端流向a端时,vl和v3的不作电流下降,vll-vl5不发光;而v2和v4处于放大状态,vl6-vllo发光,其工作过程与上述相同。用于电磁感应现象演示时,将s2置于“i”档,将一根60-8ocm长绝缘软导线的两端分别接在a、b两端上,手拿导线的中间部分放大蹄型磁铁的磁场中并作切割磁力线运动,电流检测仪立即显示有感应电流产生,可非常明显地验证磁场、导线运动速度、感应电流三者的方向关系(即右手定则)。演示交流发电机的工作原理时,将s2置于 “ⅱ”档,在a、b两端接上交流发电机模型(或微型交流电动机),摇动发电机转子,vll-vl5中的部分发光二极管开始闪亮。加快发电机转速,闪亮发光二极管的数量和亮度均增加。当发电机的转速增至一定速度后,vll-vl5全部点亮。演示光电效应现象时,将s2置于 “ⅲ”档,其a、b两端串接在演示电路中(见图2-37)。先用可见光源和红外光线透过稀疏的铜丝网照射锌板,电流检测仪中发光二极管均不发光,说明无电流产生。对换直流高压电源的极性后,再用可见光源和红外光线照射锌板,仍无电流显示。而用紫外线灯发射的紫外光线照射到锌板上时,电流检测仪立即显示有电流;关闭紫外线灯,电流消失(对换直流高压电源的电极后,再用紫外光线照射锌板,也没有电流)。表明这电流是由于紫外光线照射。使锌板上的电子摆脱锌板束缚而成为光电子 (已成为离开锌板的自由电子),在外加电压的作用下飞向铜网而形成了微弱的电流。

元器件选择
rl-r17均选用1/4w金属膜电阻器。
rpl-rp3均选用合成膜电位器或可变电阻器。
vdl和vd2选用ln4001或1n4007型硅整流二极管;vd3相vd4均选用1n4148型硅开关二极管。
vll-vlll均选用ф5mm的发光二极管,vll-vllo为红色,vlll为绿色。
vl和v2选用s9013或3dgl2、s9050型硅npn晶体管;v3和v4选用c8550或s8550、
3cgl2、3ck3型硅pnp晶体管。
s1选用微型单极开关;s2选用单极三位转换开关。
gb使用3节5号电路

电路调试

调试时,先将rpl-rp3调到最大阻值 (向左旋到底),接通sl,调整rp3使vll和vl6刚好发光。
再调节rpl使vll刚好熄灭,调整rp2使vl6刚好熄灭,以减弱电池电压变化对电流检测仪的影响。



本例介绍的光电效应演示器,可用于物理教学实验、交流发电机原理和光电效应、电磁感应等现象。
电路工作原理
该光电效应演示器电路由电阻器rl-r17、电位器rpl-rp3、二极管vdl-vd4、电源开关sl、选择开关s2、晶体管vl-v4、发光二极管vll-vlll和电池gb组成,如图2-36所示。


图2-37光电效应演示示意图

vl1-vl5和vl6-vllo作为两个方问电流的显示器件。当被测电流从输入端的a端流向b端时,v2因基极电位下降而工作电流变小,使v4截止、vl6-vllo不发光。此时vl和v3处于放大状态,使发光二极管vll-vl5发光。发光二极管的亮度和发光个数与输入端电流的大小成正比,即输人电流小时,发光二极管的发光数量少且亮度低;输入电流大时,发光二极管发光的数量多且亮度大,输人电流从小到大变化时,发光次序为vll、vl2…vl5,且亮度对应地由小变大;输人电流从大到小变化时,发光二极管亮度相应变暗直至熄灭,次序为vl5、vl4…vll。当输人电流从b端流向a端时,vl和v3的不作电流下降,vll-vl5不发光;而v2和v4处于放大状态,vl6-vllo发光,其工作过程与上述相同。用于电磁感应现象演示时,将s2置于“i”档,将一根60-8ocm长绝缘软导线的两端分别接在a、b两端上,手拿导线的中间部分放大蹄型磁铁的磁场中并作切割磁力线运动,电流检测仪立即显示有感应电流产生,可非常明显地验证磁场、导线运动速度、感应电流三者的方向关系(即右手定则)。演示交流发电机的工作原理时,将s2置于 “ⅱ”档,在a、b两端接上交流发电机模型(或微型交流电动机),摇动发电机转子,vll-vl5中的部分发光二极管开始闪亮。加快发电机转速,闪亮发光二极管的数量和亮度均增加。当发电机的转速增至一定速度后,vll-vl5全部点亮。演示光电效应现象时,将s2置于 “ⅲ”档,其a、b两端串接在演示电路中(见图2-37)。先用可见光源和红外光线透过稀疏的铜丝网照射锌板,电流检测仪中发光二极管均不发光,说明无电流产生。对换直流高压电源的极性后,再用可见光源和红外光线照射锌板,仍无电流显示。而用紫外线灯发射的紫外光线照射到锌板上时,电流检测仪立即显示有电流;关闭紫外线灯,电流消失(对换直流高压电源的电极后,再用紫外光线照射锌板,也没有电流)。表明这电流是由于紫外光线照射。使锌板上的电子摆脱锌板束缚而成为光电子 (已成为离开锌板的自由电子),在外加电压的作用下飞向铜网而形成了微弱的电流。

元器件选择
rl-r17均选用1/4w金属膜电阻器。
rpl-rp3均选用合成膜电位器或可变电阻器。
vdl和vd2选用ln4001或1n4007型硅整流二极管;vd3相vd4均选用1n4148型硅开关二极管。
vll-vlll均选用ф5mm的发光二极管,vll-vllo为红色,vlll为绿色。
vl和v2选用s9013或3dgl2、s9050型硅npn晶体管;v3和v4选用c8550或s8550、
3cgl2、3ck3型硅pnp晶体管。
s1选用微型单极开关;s2选用单极三位转换开关。
gb使用3节5号电路

电路调试

调试时,先将rpl-rp3调到最大阻值 (向左旋到底),接通sl,调整rp3使vll和vl6刚好发光。
再调节rpl使vll刚好熄灭,调整rp2使vl6刚好熄灭,以减弱电池电压变化对电流检测仪的影响。



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