Με ποια κινητική ενέργεια και ποια η ένταση του ρεύματος

Ερώτηση:

Σε ένα φωτοκύτταρο, κατά την μελέτη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, η ένταση του ανοδικού ρεύματος είναι ίση με i₁, όταν η τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου είναι μηδενική, ενώ η τάση αποκοπής είναι -2V (2V με θετική την φωτιζόμενη πλάκα).

1. Με ποια κινητική ενέργεια φτάνουν, στην παραπάνω περίπτωση, τα ηλεκτρόνια στον συλλέκτη (στο ηλεκτρόδιο που ονομάζουμε άνοδο);
2. Όταν η τάση μεταξύ «ανόδου» και «καθόδου» είναι ίση με -0,8V, η ένταση του ρεύματος που περνά από το μικροαμπερόμετρο, είναι ίση με:
   α) i₂=0,4i₁,   β) i₂= i₁,   γ) i₂= 1,2 i₁.
3. Να κάνετε την γραφική παράσταση i=f(V) της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το μικροαμπερόμετρο, σε συνάρτηση με την τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Απάντηση ΜΑΘΗΤΗ:

1. Με μηδενική τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου, αν στην άνοδο φτάνουν 1.000 ηλεκτρόνια (στην πραγματικότητα φτάνουν ηλεκτρόνια της τάξης 10¹³) ανά δευτερόλεπτο, όλα αυτά τα ηλεκτρόνια έχουν ξεκινήσει από την κάθοδο με την ίδια κινητική ενέργεια, ίση με 2eV (δες εδώ και εδώ), κινούνται σε χώρο που δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο και φτάνουν στην άνοδο με την ίδια κινητική ενέργεια 2eV.
2. Στην περίπτωση που η τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου είναι V₁=-0,8V, τότε ο ίδιος αριθμός ηλεκτρονίων (έστω ξανά 1.000) που εξέρχονται από την κάθοδο με την ίδια κινητική ενέργεια 2eV, θα επιβραδυνθούν και θα φτάσουν στην άνοδο με κινητική ενέργεια 2eV-0,8eV=1,2eV. Αλλά τότε φτάνοντας ο ίδιος αριθμός ηλεκτρονίων στην άνοδο στην μονάδα του χρόνου, η ένταση του ρεύματος η οποία διαρρέει το μικροαμπερόμετρο, δεν θα αλλάξει παραμένοντας ίση με i₁. Σωστό το β).
3. Με βάση την παραπάνω ανάλυση η ένδειξη του αμπερομέτρου παραμένει σταθερή για V<0, ενώ στη συνέχεια θα αυξηθεί φτάνοντας στο ρεύμα κόρου. Έτσι η γραφική παράσταση έχει την μορφή:

Σημείωση: Ξέρω ότι το βιβλίο δίνει το διάγραμμα να έχει την μορφή:

Με βάση την παραπάνω ανάλυση που έκανα, καταλήγω στο συμπέρασμα ότι είναι λάθος η γραφική παράσταση του βιβλίου και ελπίζω οι συμμαθητές μου τα επόμενα χρόνια να διδαχτούν την σωστή καμπύλη, αφού οι υπεύθυνοι θα διορθώσουν το σχολικό βιβλίο.

Συνάδελφοι, πώς θα βαθμολογούσατε την παραπάνω απάντηση του μαθητή;