Залежність напруги та струму сонячного елемента від освітленості

Експериментальна установка

Сонячний елемент відіграє важливу роль у розвитку альтернативних, невикопних джерел енергії.

Він безпосередньо перетворює світлову енергію в електричну.

попередні знання

Учні мають набути свій перший експериментальний досвід роботи з джерелом живлення.

Принцип

Учні досліджують, чи впливає відстань від джерела світла на напругу та силу струму, що генеруються сонячним елементом.

Примітка: оскільки сила згенерованого струму залежить не тільки від відстані до джерела світла, а й від кута освітлення, виміряні значення сили струму можуть відрізнятися.

Мета навчання

Учні з'ясовують, що з віддаленням від джерела світла напруга на сонячному елементі зменшується несуттєво, тоді як сила струму різко зменшується.

Завдання

У цьому експерименті освітленість змінюється залежно від відстані між сонячним елементом і джерелом світла. Вимірюються також сила струму та напруга сонячного елемента.

Примітка:Для вимірювання напруги 0,5 В у цьому експерименті використовується діапазон вимірювання 20 В, щоб учні могли помітити лише два знаки після коми. Це полегшує ілюстрацію того, що виміряні значення напруги залишаються майже постійними.

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.

Система сонячних елементів

Сонячні батареї дають змогу виробляти електроенергію екологічно безпечним способом, який, своєю чергою, використовують практично в усіх сферах сучасного життя.

Відомим прикладом цього є сонячні панелі, які можна зустріти на дахах будинків або в пустелі.

Щоб використовувати цю технологію більш ефективно і результативно, корисно зрозуміти, які фактори впливають на роботу сонячних батарей.

Регулюйте освітленість сонячного елемента, змінюючи відстань до джерела світла.

Виміряйте силу струму та напругу, що генеруються сонячним елементом.

1. Помістіть галогенну лампу в одну половину основи штатива і під'єднайте її до виходу змінного струму джерела живлення (12 В ~).

Джерело живлення вимкнене.

2.Вставте сонячний елемент у тримач.

3.Зберіть електричну схему для сонячного елемента.

Розмістіть її перед галогенною лампою так, щоб основа штатива торкалася центру двох фронтальних модулів з`єднувальних елементів.

Вирівняйте лампу і модулі вздовж лінії.

4.Підключіть сонячну батарею до електричного кола.

Помістіть сонячний елемент на середину перевернутої мензурки і розташуйте його в положення 1, як показано на рисунку.

Вимірювання напруги

Вимірювання напруги сонячного елемента на різних відстанях від джерела світла

1. Увімкніть джерело живлення, встановіть вимірювальний діапазон мультиметра на 20 В- і підключіть мультиметр до кола сонячного елемента.
2. Зчитайте значення напруги на мультиметрі та запишіть це значення в таблицю результатів для положення 1.
3. Перемістіть сонячний елемент у положення 2, знову визначте напругу і запишіть її в таблицю.
4. Виконайте ще одне вимірювання в положенні 3.

Вимірювання сили струму

Вимірювання сили струму сонячного елемента на різних відстанях від джерела світла

1. Підключіть мультиметр так, щоб можна було виміряти силу струму .

2. Встановіть діапазон вимірювання мультиметра на 200 мА-.

3. Знову перемістіть сонячний елемент у положення 1 і зчитайте на мультиметрі силу струму.

4. Зробіть ще два вимірювання, аналогічні першій частині експерименту. Отримані значення запишіть у таблицю результатів.