Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Сонячні елементи дають добру нагоду поєднати принцип фотоефекту з основними засадами напівпровідникової сенсорики.
Через це цей дослід зосереджений на дослідженні поведінки сонячних елементів за різних інтенсивностей світла і показує різницю між лінійною залежністю, очікуваною з фотоефекту, і справжньою залежністю, зумовленою матеріалом.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з фотоефектом і знати, що напівпровідники можна використовувати як фотосенсори.
Принцип
Промені світла падають на поверхню сонячного елемента і збуджують електрони в напівпровіднику, що там міститься. Через це в напівпровіднику виникають електронно-діркові пари, які відповідно до свого заряду мандрують до діодів, наявних у матеріалі, і так утворюють фотострум, який можна використати для добування енергії.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Завдання
Мета - виявити й пояснити нелінійну залежність між інтенсивністю світла та створеним фотострумом.
- Вимірювання фотоструму залежно від інтенсивності джерела світла.
Інформація для учнів
Мотивація
У часи зміни клімату дедалі важливіше усвідомлювати, які альтернативні джерела енергії вже існують і як вони працюють.
Цей дослід показує, як саме сонячний елемент реагує на світло, що падає на нього, і як добування струму пов'язане з силою цього світла.
Сонячна установка
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 2 |
| 3 | Ковзна опора без кутової шкали | 09851-02 | 2 |
| 4 | Тримач діафрагм, накидний | 11604-09 | 2 |
| 5 | Сонячний елемент (3,3x6,5) см, зі штепсельними вилками, 0,5 В, 330 мА | 06752-09 | 1 |
| 6 | Галогенна лампа 12 В/10 Вт, на платі-носії, з гніздами 4 мм | 09852-00 | 1 |
| 7 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 8 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 3 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 3 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 2 |
Складання (1/2)
- Галогенну лампу ставлять на штативне приладдя за допомогою ковзної опори і під'єднують до джерела живлення.
- Між галогенною лампою і блоком живлення вмикають мультиметр як амперметр, межа вимірювання: 2 A.
Крок 1
Крок 2
Крок 3
Складання (2/2)
- Паралельно до джерела напруги вмикають мультиметр як вольтметр, межа вимірювання: 20 В.
- Навпроти галогенної лампи на штативне приладдя ставлять сонячний елемент, і саме так, щоб ніжки ковзних опор торкалися одна одної. При цьому слід стежити, щоб сонячний елемент був горизонтально посередині тримача діафрагм. До сонячного елемента під'єднують мультиметр як амперметр, межа вимірювання: 2 мА.
Крок 4
Крок 5
Крок 6
Виконання
- Установи на джерелі живлення 12 В.
- Виміряй фотострум на сонячному елементі через 10 секунд і запиши його в таблицю 1. Ці 10 секунд потрібні, щоб галогенна лампа встигла нагрітися!
- Виміряй струм, що тече через галогенну лампу, і запиши його в таблицю 1.
- Установлюй джерело живлення відповідно до значень у таблиці 1 і знімай покази приладів. Після цього записуй значення.
Протокол
Завдання 1
Галогенна лампа
Напруга у В Струм у A Потужність у Вт
Сонячний елемент
Струм у мА
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
12
11
10
9
8
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
Завдання 1 (частина 2)
Галогенна лампа
Напруга у В Струм у A Потужність у Вт
Сонячний елемент
Струм у мА
0: g:
0: g:
0: g:
7
6
5
4
3
2
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
Завдання 2
Побудуй графік залежності струму через сонячний елемент від потужності галогенної лампи.
Завдання 3
Питання
Питання