Загальна інформація
Застосування
Напруга і сила струму за послідовного та паралельного з'єднання сонячних елементів
Сонячні модулі складаються з кількох послідовно з'єднаних сонячних елементів.
Для більших установок ці модулі з'єднують і послідовно, і паралельно; це має ще й ту перевагу, що в разі виходу з ладу окремих елементів втрата потужності мінімальна.
Такі сонячні установки можна використовувати безпосередньо. Проте часто за допомогою трансформаторів та інверторів створюють вищі напруги, щоб віддавати здобуту електричну енергію в наявну електромережу.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Окремий сонячний елемент дає напругу лише 0,5 В, її не досить, щоб живити світлодіоди чи маленькі лампи розжарювання. Тому для отримання вищих напруг кілька сонячних елементів з'єднують послідовно.
Принцип
У цьому досліді треба показати, які властивості мають послідовне й паралельне з'єднання сонячних елементів; при цьому щоразу вимірюють напруги холостого ходу і сили струму короткого замикання та порівнюють їх зі значеннями окремого елемента.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учням слід пояснити значення понять «напруга холостого ходу» і «сила струму короткого замикання». Варто пояснити й вимірювання сили струму короткого замикання, адже амперметр у колі завжди вмикають послідовно з опором.
Проте в цьому випадку опором є лише провідний дріт. Тому мультиметр ADM3 для вимірювання струму слід приєднувати прямо до сонячного елемента.
Вказівка
За сильного нагрівання потужність сонячного елемента спадає. Тому лампу треба вимикати одразу після кожного вимірювання.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-формулювань звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.
Теорія
Послідовне з'єднання
Паралельне з'єднання
- Особлива ознака послідовного з'єднання - те, що крізь елементи кола тече однаковий струм .
- Особлива ознака паралельного з'єднання - те, що напруга однакова для всіх елементів кола.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 | 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 2 | 3 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 2 | 4 | З'єднувальний, з роз'ємом, модуль DB | 09401-10 | 2 | 5 | Сонячний елемент, 2,5 см x 5 см, модуль DB | 09470-00 | 2 | 6 | Тримач із затискачем для демонстраційної дошки | 02164-00 | 1 | 7 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 | 8 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=750 мм | 02033-00 | 1 | 9 | Ламповий патрон E27, з відбивачем, перемикачем, запобіжником | 06751-01 | 1 | 10 | Лампа розжарювання з рефлектором, 230 В/ 120 Вт | 06759-93 | 1 | 11 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 | 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 | 13 | З'єднувальний провідник, 500 мм, жовтий | 07361-02 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання (1/2)
- Тримач із затискачем розмістити на верхньому краї дошки над сонячною батареєю і ретельно закрутити.
- Закріпити в ньому штативний стрижень із лампою і спрямувати її на сонячний елемент.
- Відстань між серединою сонячного елемента і передньою частиною лампи має становити приблизно 35 см.
Складання (2/2)
- Для вимірювання напруги і сили струму коло треба скласти у 3 різних варіантах.
Виконання (1/2)
Вимірювання напруги
- Спрямувати лампу на сонячний елемент і для кожного з трьох варіантів (складання) виконати одне вимірювання. Записати значення у відповідний стовпець.
Окремий сонячний елемент
Окремий сонячний елемент: U=
Послідовне з'єднання
Послідовне з'єднання: U=
Паралельне з'єднання
Паралельне з'єднання: U=
Виконання (2/2)
Вимірювання сили струму
- Скласти коло для вимірювання сили струму і, як і під час вимірювання напруги, зняти для кожного з трьох варіантів по одному значенню струму.
Окремий сонячний елемент
Окремий сонячний елемент: I=
Послідовне з'єднання
Послідовне з'єднання: I=
Паралельне з'єднання
Паралельне з'єднання: I=
Опрацювання результатів (1/2)
Вимірювання напруги Впиши слова, яких бракує. Паралельне з'єднання дає приблизно ____ напругу, як і окремий сонячний елемент. Натомість послідовне з'єднання створює приблизно ____ напругу.
Вимірювання сили струму Впиши слова, яких бракує. Послідовне з'єднання дає приблизно ____ силу струму, як і окремий сонячний елемент. Натомість паралельне з'єднання створює приблизно ____ силу струму.
Опрацювання результатів (2/2)
Перетягни правильні слова в пропуски! Добре видно, що за ____ напруга вдвічі більша, ніж в окремого сонячного елемента. Сила струму за ____ двох елементів приблизно вдвічі більша, ніж в окремого елемента. У послідовному з'єднанні ____ однакова в кожній точці, тоді як ____ додається з окремих джерел напруги. У паралельному з'єднанні все відбувається ____. Напруга в кожній точці кола ____, а сила струму додається.