fotocel
floor stelde deze vraag op 13 april 2020 om 12:23.
Als er een stroomkring is met daarin een fotocel, en de spanning is 0 V, dan zal er door een bepaald kleur licht een aantal elektronen worden vrijgemaakt. Als de intensiteit wordt verhoogd worden er meer elektronen vrijgemaakt en neemt dus de stroomsterkte I toe.
En als er een type licht met een hogere frequentie wordt gekozen, hebben de elektronen nog meer kinetische energie, waardoor hun snelheid groter is en er meer lading/seconde stroomt.
Op een bepaald punt neemt de I niet meer toe als men de spanning opvoert (en er 1 type licht gebruikt wordt men onveranderde intensiteit). Door de hogere spanning worden alle mogelijke elektronen naar de anode getrokken, waardoor men spreekt van een verzadigingsstroom.
Maar als men de spanning opvoert, dan is toch ook het elektrisch potentiaal groter tussen de plus/min - pool, en worden de elektronen in principe met meer kracht richting de anode geduwd, waardoor ze dus een hogere kinetische energie hebben, en juist als dat zo is word er per seconde meer elektronen door de kring geduwd, dus is er meer coulomb per seconde, dus stroom moet toch groter worden?
Het aantal elektronen blijft weliswaar gelijk, maar hun snelheid neemt toe. Of wordt dat opgeheven door de weerstand van de bron die ook toeneemt?
Tot slot, als de elektronen naar de anode stromen, en via de bron weer terug naar kathode, oftewel de lichtgevoelige plaat (=kathode), worden de elektronen dan weer terug opgenomen in de plaat om vervolgens weer te worden losgemaakt? Of kan het aantal elektronen onbeperkt toenemen?
En als er een type licht met een hogere frequentie wordt gekozen, hebben de elektronen nog meer kinetische energie, waardoor hun snelheid groter is en er meer lading/seconde stroomt.
Op een bepaald punt neemt de I niet meer toe als men de spanning opvoert (en er 1 type licht gebruikt wordt men onveranderde intensiteit). Door de hogere spanning worden alle mogelijke elektronen naar de anode getrokken, waardoor men spreekt van een verzadigingsstroom.
Maar als men de spanning opvoert, dan is toch ook het elektrisch potentiaal groter tussen de plus/min - pool, en worden de elektronen in principe met meer kracht richting de anode geduwd, waardoor ze dus een hogere kinetische energie hebben, en juist als dat zo is word er per seconde meer elektronen door de kring geduwd, dus is er meer coulomb per seconde, dus stroom moet toch groter worden?
Het aantal elektronen blijft weliswaar gelijk, maar hun snelheid neemt toe. Of wordt dat opgeheven door de weerstand van de bron die ook toeneemt?
Tot slot, als de elektronen naar de anode stromen, en via de bron weer terug naar kathode, oftewel de lichtgevoelige plaat (=kathode), worden de elektronen dan weer terug opgenomen in de plaat om vervolgens weer te worden losgemaakt? Of kan het aantal elektronen onbeperkt toenemen?
Reacties
Theo de Klerk
op
13 april 2020 om 13:21
Dit klinkt als het foto-elektrische effect waarbij Einstein concludeerde dat licht een deeltjeskarakter heeft (en niet alleen een golf is). Alleen deeltjes die voldoende energie hebben (minimale frequentie) kunnen elektronen losslaan uit hun gebonden banen. Meer van die lichtdeeltjes (hogere intensiteit) doet meer deeltjes losslaan.
Al is er een maximum: de beschoten stof heeft geen oneindige voorraad elektronen.
Daarnaast is er het elektrische veld dat de losgeschoten elektronen aantrekt. Hoe sterker het veld, hoe beter. Geen veld betekent dat alle losgeschoten elektronen alle kanten op schieten, hoe sterker het veld, hoe meer gebundeld. Maar als het veld sterk genoeg is om alle losgeslagen elektronen te vangen, dan kun je het nog sterker maken maar dan wordt de stroom niet sterker: het maximum aantal elektronen wordt al aangetrokken.
Het is niet de potentiaal die elektronen losschiet - dat doet het licht. De potentiaal zorgt er alleen voor dat er op die losgeslagen elektronen een kracht wordt uitgeoefend die ze naar de positieve plaat trekt.
De elektronen die losslaan gaan via een lus weer terug naar de lichtgevoelige plaat. Het is net als een rij ballen die je door een buis duwt: aan de ene kant er eentje induwen zorgt aan de andere kant voor het eruit duwen.
Dat gaat echter niet met steeds grotere snelheid - er is een maximum waarop elektronen een atoom in het lichtgevoelige materiaal vinden om zich te hechten alvorens weer weggeslagen te worden. Een grotere toestroom helpt niet: dan beginnen de elektronen elkaar weer weg te duwen (terug de draad in). Er ontstaat altijd een evenwichtssituatie.
Er is wat discussie over wat in bepaalde situaties een anode of kathode is. De kathode is meestal de plek waar de elektronen vandaan vertrekken.
Volgens de oude "Technische Encyclopedie" Winkler Prins:
KATHODE (Fr.: cathode; Du.: Kathode; Eng.: cathode), voorwerp van een elektronengeleidend materiaal dat, deel uitmakend van een gesloten stroomkring, negatief geladen deeltjes (bijv. elektronen) uitzendt in een tweede fase en/of positief geladen deeltjes (bijv. metaalionen) daaruit opneemt.
Bij een elektronenbuis is de kathode de elektrode waaraan de elektronen worden geëmitteerd.
In de elektrochemie is de kathode die elektrode van een elektrochemische cel, waarlangs de (positieve) elektrische stroom de cel verlaat, na van buitenaf langs de anode te zijn binnengekomen en vervolgens via het grensvlak tussen de anode en een ionengeleidend medium (bijv. een elektrolytoplossing of een gesmolten zout), door dit medium en via het grensvlak met de kathode te zijn gevloeid. Deze definitie houdt in dat in een galvanisch element dat stroom levert de positieve pool (elektrode) fungeert als kathode, terwijl bij elektrolyseprocessen de kathode wordt gevormd door de elektrode die verbonden is met de negatieve pool van de spanningsbron.
Al is er een maximum: de beschoten stof heeft geen oneindige voorraad elektronen.
Daarnaast is er het elektrische veld dat de losgeschoten elektronen aantrekt. Hoe sterker het veld, hoe beter. Geen veld betekent dat alle losgeschoten elektronen alle kanten op schieten, hoe sterker het veld, hoe meer gebundeld. Maar als het veld sterk genoeg is om alle losgeslagen elektronen te vangen, dan kun je het nog sterker maken maar dan wordt de stroom niet sterker: het maximum aantal elektronen wordt al aangetrokken.
Het is niet de potentiaal die elektronen losschiet - dat doet het licht. De potentiaal zorgt er alleen voor dat er op die losgeslagen elektronen een kracht wordt uitgeoefend die ze naar de positieve plaat trekt.
De elektronen die losslaan gaan via een lus weer terug naar de lichtgevoelige plaat. Het is net als een rij ballen die je door een buis duwt: aan de ene kant er eentje induwen zorgt aan de andere kant voor het eruit duwen.
Dat gaat echter niet met steeds grotere snelheid - er is een maximum waarop elektronen een atoom in het lichtgevoelige materiaal vinden om zich te hechten alvorens weer weggeslagen te worden. Een grotere toestroom helpt niet: dan beginnen de elektronen elkaar weer weg te duwen (terug de draad in). Er ontstaat altijd een evenwichtssituatie.
Er is wat discussie over wat in bepaalde situaties een anode of kathode is. De kathode is meestal de plek waar de elektronen vandaan vertrekken.
Volgens de oude "Technische Encyclopedie" Winkler Prins:
KATHODE (Fr.: cathode; Du.: Kathode; Eng.: cathode), voorwerp van een elektronengeleidend materiaal dat, deel uitmakend van een gesloten stroomkring, negatief geladen deeltjes (bijv. elektronen) uitzendt in een tweede fase en/of positief geladen deeltjes (bijv. metaalionen) daaruit opneemt.
Bij een elektronenbuis is de kathode de elektrode waaraan de elektronen worden geëmitteerd.
In de elektrochemie is de kathode die elektrode van een elektrochemische cel, waarlangs de (positieve) elektrische stroom de cel verlaat, na van buitenaf langs de anode te zijn binnengekomen en vervolgens via het grensvlak tussen de anode en een ionengeleidend medium (bijv. een elektrolytoplossing of een gesmolten zout), door dit medium en via het grensvlak met de kathode te zijn gevloeid. Deze definitie houdt in dat in een galvanisch element dat stroom levert de positieve pool (elektrode) fungeert als kathode, terwijl bij elektrolyseprocessen de kathode wordt gevormd door de elektrode die verbonden is met de negatieve pool van de spanningsbron.
floor
op
13 april 2020 om 22:12
Wanneer de spanning omhoog gaat gaat in een stroomkring normaliter ook de stroomsterkte omhoog, ze gaan immers sneller stromen. Waarom is dat hier niet het geval?
Theo de Klerk
op
13 april 2020 om 22:30
Foute gedachte. StroomSTERKTE is geen stroomSNELHEID.
Vergelijk een stromend beekje met een even snel stromende rivier als de Rijn.
Waar gaat per seconde het meeste water voorbij? Dat is stroomsterkte.
U = IR voor Ohmse toestanden. Als U omhoog gaat en R blijft hetzelfde, dan neemt I inderdaad toe. Het aantal elektronen per seconde door een draad neemt toe, niet de snelheid ervan!
Bij een fotocel is dus het aantal van belang - dat bepaalt de stroomsterkte. Niet de snelheid waarmee ze aankomen. Het is ook geen Ohmse weerstand waarvoor I= U/R geldt.
Vergelijk een stromend beekje met een even snel stromende rivier als de Rijn.
Waar gaat per seconde het meeste water voorbij? Dat is stroomsterkte.
U = IR voor Ohmse toestanden. Als U omhoog gaat en R blijft hetzelfde, dan neemt I inderdaad toe. Het aantal elektronen per seconde door een draad neemt toe, niet de snelheid ervan!
Bij een fotocel is dus het aantal van belang - dat bepaalt de stroomsterkte. Niet de snelheid waarmee ze aankomen. Het is ook geen Ohmse weerstand waarvoor I= U/R geldt.
