Фотоэлемент арқылы Күн сәулесінен электр тогын шығарып алу

МАЗМҰНЫ:

Аннотация

Зерттеудің мақсаты:

Еліміздің мәртебесінің биік болуы қоғам мүшелерінің, келешек ел болашағы – жас ұрпақтың белсенділігі мен іскерлігіне тікелей байланысты болмақ. Ендеше саналы, салауатты, ұғымды, халқымыздың барлық дәстүріне де, әлем мәдениетіне де қанық, ел тізгінін берік ұстай білетін ұрпақ болып қалыптасу керек. Ол үш мектеп қабырғасынан бастап бүгінгі күннің басты мәселелеріне назар аудара отырып, алған білімімізді сол мәселелерді меңгеруге жұмсау біздің басты борышымыз болмақ.

Осы мақсатта дайындаған менің бүгінгі ғылыми жұмысымдаа фотоэлементті пайдаланып, Күн сәулесінің энергиясынан электр тогын шығарып алуға болатынын көрсету.

Болжам:

Фотоэлемент арқылы Күн энергиясынан электр тогын шығарып алу экологияға зиянсыз, экономикалық жағынан да тиімді болу мүмкін.

Зерттеу кезеңдері:

1. Зерттеу жұмысына қажетті мәлеіметтер мен ғылыми зерттеулер, ғылыми әдебиеттерден ізделініп, толықтырылды.

2. Фотометриялық шамалардың арасындағы байланыстарды зерттеуге арналған қондырғыны пайдалана отырып, фотоэлементтердің қасиеттері арнайы зертханада зерттелді.

3. Зерттеу нәтижесінде Күн сәулесінің энергиясынан электр тогын шығарып алуға болатын қарапайым қондырғының моделі жасалды.

Зерттеу әдістемесі:

Фотометриялық қондырғыны пайдалана отырып жасалған физикалық эксперимент кезінде:

1. Жарық көзінен фотоэлементтің арақашықтығы тұрақты болған кезде, фотоэлементтің ауданын біртіндеп үлкейте отырып, ток шамасының арасындағы байланысты тағайындадым;

2. Фотоэлементтен жарық көзін біртіндеп қашықтата отырып, ток күшінің өзгерісін бақыладым;

3. Фотоэелемент пен жарық көзін арақашықтығын өзгертпей, фотоэлементті әртүрлі бұрыштарға бұра отырып, ток күшінің өзгерісін бақыладым;

4. Негізгі бөлігі фотоэлементтен тұратын қарапайым қондырғы арқылы Күн энергиясынан электр тогын шығарып алдым.

Зерттеу жаңалығы:

Мен негізгі бөлігі қарапайым фотоэлементтен тұратын қондырғының моделін жасадым және осы қондырғы арқылы Күн энергиясынан электр тогын шығарып алу ең тиімді жол болып табылады.

Зерттеу нәтижесі:

Зертханада орындалған эксперимент нәтижесінде, физикалық заңдылықтарға сүйене отырып, негізгі бөлігі фотоэлементтен тұратын қон- дырғы арқылы Күн энергиясынан электр энергиясын алуға болатынына көз жеткіздім.

Қарақия ауданы әкімдігі Қарақия аудандық білім бөлімінің

«Құрық орта мектеп-гимназиясы»

коммуналдық мемлекеттік мекемесі

ПІКІР

«Құрық орта мектеп – гимназиясы» коммуналдық мемлекеттік мекемесі 7 «Б» сынып оқушысы Жеңіс Назираның «Фотоэлемент арқылы Күн сәулесінен электр тогын шығарып алу» тақырыбында жазған жұмысына

Ғылыми жұмыс оқушылардың ғылыми және пәндік біліктілігін арттырудағы ғылыми ізденіс жұмыстарына баулу, болашақтың қоршаған ортамен байланысы туралы білім деңгейін көтеруді көрсететін істің бірін Жеңіс Назира осы тақырыпта көрсетіп отыр.

Энергия қорларын үнемдеу бүгінгі күннің аса маңызды міндеттерінің біріне айналды. Өнеркәсібі дамыған әлемнің барлық мемлекеттерінде энергия үнемдеу шаралары дұрыс жолға қойылған. Өйткені көмірмен және көмірсутегімен жұмыс істейтін жылу электр станциялары түбі бір экологиялық проблемалардың асқынуына әкеп соқтыратыны белгілі жайт. Сондықтан әлем қайта қалпына келетін жергілікті энергия көздерін энергия үнемдеудің басты қайнар көзі ретінде қабылдап отыр. Осы мәселелердің барлығын өзінің жұмысында Назира басты тақырып етіп алып, өзінше ой түйіп, Күннің адамзатқа берер байлығын қолдану аясын көрсете білген. Өзінше кішігірім эксперименттер жүргізу арқылы өз мысалын дәлелдей алған.

Жұмыста қажетті материалдар мен ғылыми зерттеулер, әдебиеттер ізделініп, жүйеленген. Суреттер, эксперименттер арқылы теориялық білімді практикада ұштастыра білген. Еңбек сауатты жазылған, теориялық дәлелдеулер бар.

Жұмыс өзі мақсат еткен шешімін тапқан және қорғауға дайын деп есептеймін.

«Құрық орта мектеп - гимназиясы»

коммуналдық мемлекеттік мекемесі

физика пәні мұғалімі: Абиев Бердибек Жумагалиевич

«____»_______________ 2016 жыл қолы_______________________

КІРІСПЕ

Фотоэффект деп түскен жарықтың әсерінен заттардан электрондардың ыршып шығу құбылысын айтады. Фотоэффект құбылысын тәжірибе жүзінде алғаш рет зерттеп, заңдылықтарын тағайындаған орыс ғалымы А.Г.Столетов. Бұл құбылысты зерттеуде Герцтің шәкірті, неміс ғалымы Ф.Ленард, американ ғалымдары Р.Э.Миллекен үлкен үлес қосты. Фотоэффект теориясының шығу кезеңдері:

• Жарық табиғаты жөніндегі 1887 жылы неміс ғалымы Генрих Герцтің кванттық құбылысы;

• 1888 жылғы орыстың көрнекті ғалымы А.Г.Столетов тәжірибесі;

• 1905 жылғы ағылшын ғалымы А.Эйнштейннің теориясы.

Тәжірибенің негізінде фотоэффекттің мынадай қарапайым үш заңы анықталды:

1. Фотоэлектрондардың максимальды жылдамдығы түсіп тұраған жарықтың қарқындылығынан емес, оның жиілігінен тәуелді болады.

2. Әрбір затқа түсіп тұрған жарықтың жиілігі фотоэффекттің қызыл шекарасы деп аталатын қандай да бір ν_min жиілігінен кем болса, фотоэффект құбылысы байқалмайды.

3. Фотоэффект кезінде уақыт бірлігінде ұшып шығатын электрондардың саны түсетін жарық қарқындылығына тура пропорционал .[1]

Фотоэффект құбылысы техникада және өндірісте әртүрлі үрдістерді автоматтандыруда кеңінен қолданылады. Осы құбылыстың негізінде жұмыс істейтін құралдарды фотоэлементтер деп атайды. Фотоэлементтердің өздеріне жарық түскенін немесе түскен жэарықтың интенсивтілігі аз ғана өзгерісінің өзін лезде сезе алуы оны фотореле деп аталатын аса сезімтал құрал ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. [7]

Ең алғашқы фотоэлементтің сыртқы түрі мен құрылысының сұлбасы көрсетілген (1-сурет). Ауасы сорып алынған шыны баллонның ішкі беті жарық сезгіш қабатпен қапталған. Бұл қабат катод қызметін атқарады. Анод қызметін баллон ішіне бекітілген сым сақина атқарады.

Анод тұрақты тоқ көзінің оң полюсімен, ал катод теріс полюсімен жалғасқан. Саңылаудан жарық түскенде катод бетінен электрондар жұлынып шығып, анодқа қарай қозғалады. Сөйтіп, тізбекте ток пайда болады, оны сезгіш гальванометр көрсетеді. Сырттан жарық түспесе, электрондар ағысы тоқталады да, тізбектегі ток үзіледі.[1]

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Жарық көріну аймағының толқын ұзындығы 350 нм-ден 770 нм-дің аралығында болатын электромагниттік сәуле.

Спектрлік құрамы белгілі электромагниттік толқын шығаратын жарық көзін қарастырайық. Кеңістіктен S ауданды алайық. Бірлік уақытта S аудан арқылы өтетін энергия мөлшері сәулелік энергия ағыны немесе бұл бет арқылы өтетін сәулені ағын деп аталады. Оны Р әрпімен белгілейді. [5] Сәулелі ағын қуат өлшем бірлігі Ваттпен өлшенеді. Сәулелік ағын тығыздығы сан жағынан сәуленің таралу бағытына перпендикуляр орналасқан бірлік аудан арқылы өтетін сәуле ағынына тең және Вт/м² –мен өлшенеді.

(1)

Берілген сәулелік ағыннан тұратын, үздіксіз спектрді, жіңішке, тар, толқын ұзындығына жақын маңдағы dλ толқын ұзындығы бар аралықтарға жіктеуге болады. Онда қарапайым сәулелік ағын dP_λ мынадай:

(2)

Егер 2-ші өрнекті барлық толқын ұзындығы бойынша 0 ден ∞