Dag Stijn,

ik hoop dat ik je probleem goed begrijp.
En dan denk ik dat jij meent dat een stroom nooit tegen de stroomrichting van een spanningsbron in kan lopen. Dat kan wel. 

Het hele punt hier is dat je foto-elektrische cel zèlf een spanningsbron is. We hebben hier dus twee spanningsbronnen die tegen elkaar in werken. En de sterkste wint. Zijn ze even sterk, dan loopt er geen stroom. De (tegen)spannnig die je daarvoor middels je variabele spanningsbron op je cel moet zetten noem de daarom de REMspanning: de juiste spanning om de uit de kathode ontsnappende elektronen volledig af te remmen tot snelheid 0 .

Maar wat ik niet begrijp is dat je "durft" zeggen: 
We hebben toch maar één stroomkring? En dan maakt het toch geen fluit uit waar we die ampèremeter zetten? Basic tweedeklas-middelbaar serieschakeling? Als er een stroom loopt dan loopt die overal in de stroomking. Of er dan gloeilampjes in die schakeling zitten (tweedeklas) of fotocellen, diodes of weet ik veel (vijfdeklas), dat principe blijft gelden.

groet, Jan

Goedenavond Jan, 

Ik heb even lopen malen en heb dat nu samengevat. Ik hoop dat je me alsnog kunt helpen en/of feedback kunt geven. 
 
Ik probeer samen te vatten wat ik denk te begrijpen:
Er komt straling op de Kathode daardoor schieten elektronen op de Anode. De elektronen uit de batterij lopen van min naar plus. De elektronen worden in het metaal opgenomen waar ook het licht op valt. De elektronenboel wordt daar aangevuld. Omdat er nu via de elektromagnetische straling elektronen wegschieten kunnen we dit gewoon vergelijken met een draad. Dus de stroomkring is compleet. 

Nu de spanning.. hier krijg ik nog nauwelijks inzicht in, wel een beetje denk ik:
Bij de fotocel is een klein spanningsverschil.                                                        dus kunnen we spreken van een + en - daardoor loopt er daardoor een elektronenstroom van K -> batterij -> A tegengesteld aan de elektronenstroom van de batterij. En dus een tegengestelde spanning? Stel we maken nu van de batterij een variabele spanningsbron hoe bepaal je dan de remspanning. Ik begrijp niet hoe ik die elektronen in die fotocel nu kan afremmen met de variabele spanningsbron... 

Vriendelijke groet,
Stijn 

Nee. 
Die elektronen uit de batterij (een gewone batterij werkt in de schakeling zoals die uiteindelijk de bedoeling overigens technisch niet correct) doen er niet toe. De cel is zèlf een spanningsbron, niet een (passieve) "draad". Zonder licht levert die overigens geen spanning:



Valt er licht met fotonen van voldoende energie op de kathode, dan slaat dat licht elektronen los uit de kathode: die vliegen door de vacuümbuis richting anode, met als bewegingsenergie het overschot van de fotonenergie dat niet nodig was voor het losmaken alleen:


Door het verlies aan negatieve lading wordt de kathode positief, door het inslaan van negatieve lading op de anode wordt die negatief. 
de elektronen stromen dus hier met de klok mee buitenom weer naar de kathode. In een uitwendige weerstand veroorzaakt dat een spanning van bijvoorbeeld 2 volt. Hoe groot die spanning is hangt af van het type kathodemateriaal, en de energie van de inkomende fotonen. 

Nou kun je in deze dynamische situatie niet netjes de energie van de elektronen in de cel bepalen: we meten feitelijk een klemspanning, en die hangt af van inwendige weerstand: door het ladingsverschil ontstaat er een spanning tussen kathode en anode die de vrije elektronen in de cel zal afremmen. Het proces werkt zichzelf deels tegen. De gemeten spanning komt niet overeen met de werkelijke energie van de elektronen die de kathode verlaten. 

Om netjes te kunnen meten leggen we dus een uitwendige tegenspanning aan.  Door die tegenspanning remmen (vandaar de term remspanning) elektronen die uit de kathode worden losgeslagen met een bepaalde energie -en dus snelheid- letterlijk af, keren onderweg om, en vliegen versnellend terug naar de kathode. 


^{(merk op dat mijn uitwendige spanningsbron precies omgekeerd staat vergeleken met de jouwe)} 


Er loopt geen stroom meer in het systeem. De gemeten spanning is nu dus de zuivere BRONspanning, en die is dus de juiste maat voor de energie (in eV) die de elektronen bij het verlaten van de kathode meekregen. In dit fictieve voorbeeld is die remspanning 2,5 V. Daarmee houden we blijkbaar ook de energierijkste elektronen tegen, die dus kennelijk (in dit fictieve voorbeeld) een energie van 2,5 eV meekrijgen bij het losslaan uit de kathode. 

Om dat punt netjes te bepalen moeten we uiteraard kunnen waarnemen dat er géén stroom meer loopt. Daarom plaatsen we ergens in dit systeem een (micro)ampèremeter. Wáár is onbelangrijk (serieschakeling).

Want: niet alle elektronen hebben, zelfs bij monochromatisch licht, bij het verlaten van de kathode dezelfde energie. Elektronen die lossloegen van atomen helemaal aan het oppervlak van de kathode (en in de gewenste richting) wel, maar een elektron dat lossloeg een paar atoomlagen dieper in het materiaal wordt op zijn weg naar buiten al een beetje afgeremd en verlaat dus met een lagere dan de max energie de kathode. 
Dus ook in de eerste situatie, zonder enige remspanning, kan een elektron dat de kathode verlaat elke hoeveelheid energie tussen (bijna) 0 en de de maximale hoeveelheid energie (die afhangt van type kathodemateriaal en energie van de fotonen) hebben. Met enige remspanning houden we de minder energierijke elektronen al snel tegen, en naarmate we die remspanning opvoeren houden we steeds energierijkere elektronen óók tegen, en neemt de stroomsterkte buitenom dus beetje bij beetje af, tot bij juist voldoende remspanning ook de energierijkste elektronen de overkant nèt niet meer halen. En diè willen we meten, want die elektronen die op "ideale" wijze de kathode verlieten vertellen ons meer over de energie van het invallende licht, of, als we dàt kennen, over het kathodemateriaal. 

"Speel" daar eens mee in een interactieve simulatie:
https://phet.colorado.edu/nl/simulation/photoelectric

 (nog) niet in HTML5 beschikbaar, dus je computer moet wel JAVA kunnen draaien.

Groet, Jan