Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Енергія не може бути ані створена, ані знищена, натомість вона безперервно перетворюється з однієї форми в іншу.
Світлова енергія може бути перетворена на електричну за допомогою сонячних батарей.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні засвоїти основні принципи перетворення енергії та вміти користуватися блоком живлення.
Принцип
У цьому експерименті досліджується залежність напруги холостого ходу та струму короткого замикання від освітленості.
Освітленість можна змінювати, вибираючи відстань або кут освітлення.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються про залежність напруги та струму сонячного елемента від освітленості.
Завдання
Змінюючи освітленість, вимірюють струм короткого замикання та напругу холостого ходу сонячного елемента і будують графік виміряних значень.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
При вимірюванні сили струму короткого замикання в ідеалі в електричному колі не повинно бути ніякого опору. Вимірювач має внутрішній опір, який навантажує сонячний елемент. Тому діапазон вимірювання амперметра повинен бути не менше 30 мА і не повинен змінюватися під час вимірювання.
При вимірюванні напруги холостого ходу коло розімкнуте. Це чітко видно через відсутність з'єднувального модуля, до якого був підключений амперметр.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Опромінені сонячні панелі
Коли ми говоримо про сонячні батареї, зв'язок між тим, наскільки сильно вони освітлюються, і тим, скільки електроенергії вони зрештою виробляють, здається цілком інтуїтивно зрозумілим.
Чим "більше" і " потужніше" світло, тим більше електроенергії виробляється.
У цьому експерименті це інтуїтивне розуміння доповнюється конкретними фізичними залежностями.
Завдання
Експериментальна установка
Змінюючи освітленість, виміряйте струм короткого замикання та напругу холостого ходу сонячного елемента і побудуйте графіки залежності виміряних значень.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 2 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 4 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 |
| 4 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 5 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 6 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 7 | Сонячний елемент (3,3x6,5) см, зі штепсельними вилками, 0,5 В, 330 мА | 06752-09 | 1 |
| 8 | Тримач для сонячних елементів (3,3x6,5) см, зі штепсельними вилками | 06752-08 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 |
| 13 | Лампа розжарювання, 6 В/ 3 Вт, E10, 10 шт. | 35673-03 | 1 |
| 14 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 2 |
| 15 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка
- Лампу розжарювання спочатку вимкнено.
- Для вимірювання струму короткого замикання необхідно провести експеримент відповідно до рис. 1 та рис. 2.
- Встановіть сонячну батарею в тримач на з'єдувальних модулях (рис. 3, рис. 4).
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Виконання роботи (1/2)
Вимірювання сили струму
- Увімкніть лампу розжарювання.
- Встановіть сонячний елемент у положення 1 (рис. 1), розташуйте лампочку так, щоб вона була перпендикулярна до сонячного елемента; повертайте сонячний елемент у різні напрямки і таким чином змінюйте кут освітлення; спостерігайте та опишіть інтенсивність сили струму короткого замикання.
- Знову встановіть сонячний елемент у вертикальне положення 1, виміряйте силу струму короткого замикання , і запишіть значення.
- Проведіть це вимірювання для інших положень (1-7, див. рис.1), але не змінюйте діапазон вимірювань.
- Вимкніть лампочку.
Виконання роботи (2/2)
Вимірювання напруги
- Щоб виміряти напругу холостого ходу зберіть експериментальну установку, як показано на рисунках.
- Увімкніть лампочку.
- Виміряйте напругу холостого ходу при різних положеннях (1-7) сонячного елемента і запишіть їх.
- Вимкніть лампочку.
- Виміряйте відстань між сонячним елементом і лампочкою для всіх положень (1-7) і запишіть її.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Питання
Завдання 3
Вставте слова в тексті Освітленість E_V вимірюється у ____ і описує інтенсивність падаючого на поверхню ____. Величина освітленості залежить не тільки від ____, але й від ____. Величина E_V є найбільшою, коли ____ розташовують перпендикулярно до опромінюваної поверхні.