Книга учителя к курсу «Экология Москвы и устойчивое развитие»

Вид материалаКнига
Зависимость электрических параметров солнечной батареи от освещенности
Подобный материал:
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   28

Приложение к урокам: «Энерго- и ресурсосберегающие технологии. Экологически грамотный потребитель товара».

ФИО__________________________________________________________

Класс___________дата__________________________________________



Зависимость электрических параметров солнечной батареи от освещенности

Цель :


исследовать зависимость силы тока, напряжения и мощности солнечной батареи от освещённости ее поверхности.

Оборудование:

  • осветительная установка (лампа);
  • соединительные провода;
  • магазин сопротивлений;
  • солнечная батарея;
  • карманный компьютер (КПК) и/или ПК;
  • измерительный интерфейс;
  • датчик тока;
  • датчик напряжения;
  • датчик освещённости.

Монтаж экспериментальной установки

  1. Исследуемую солнечную батарею поместите на измерительную площадку. Поверхность измерительной площадки для удобства работы рекомендуется разметить координатной сеткой с шагом 1 см для проведения исследований различных солнечных батарей при постоянной освещенности.
  2. Датчик освещенности расположите на измерительной площадке рядом с исследуемой солнечной батареей, чувствительным элементом в сторону осветителя.
  3. В качестве осветителя используйте зеркальную лампу накаливания мощностью 100-150 Вт с металлическим плафоном, которую можно закреплять на разной высоте над измерительной площадкой. Для этого подходят настольные лампы на длинной штанге или с регулируемыми шарнирами.
  4. Соберите электрическую цепь по схеме, содержащей магазин сопротивлений (R), датчики тока и напряжения.
  5. Соедините датчики с измерительным интерфейсом.
  6. Установите для значений напряжения представление с двумя знаками после запятой.

Установка параметров измерения

  • частота – вручную
  • длительность – 100 замеров (эксперимент можно остановить ранее, чем через 100 замеров)

Порядок проведения эксперимента

  1. Зафиксируйте осветительную лампу на штанге осветителя в одном положении.
  2. Установите солнечную батарею на измерительную площадку и подключите её к измерительной цепи.
  3. Установите на магазине сопротивления значение сопротивления R = 0.
  4. Проведите предварительное измерение. Включите осветительную лампу и начните регистрацию данных. Убедитесь в том, что датчики подсоединены правильно (на экране перед значением силы тока и напряжения отсутствует знак '-'). Если на экране перед значением силы тока и напряжения есть знак '-', то поменяйте полярность присоединения датчика к электрической цепи.
  5. Остановите регистрацию и выключите лампу. Сохранять предварительные данные не нужно.
  6. Включите лампу и начните измерение значения силы тока и напряжения на солнечной батарее. Постепенно увеличивая значение нагрузочного сопротивления до максимально возможного, проделайте 15-20 замеров силы тока и напряжения.
  7. Остановите регистрацию данных и выключите лампу.
  8. Сохраните результаты эксперимента.
  9. Переместите осветительную лампу по штанге, не трогая солнечную батарею, и выполните пункты 6-8.
  10. Проведите цикл аналогичных измерений ещё при нескольких значениях светового потока.

Обработка и анализ результатов

  1. Откройте файл опыта на КПК или ПК.
  2. Постройте вольтамперную характеристику солнечной батареи (зависимость тока от напряжения) I = f (U).
  3. Постройте в том же окне график зависимости мощности солнечной батареи от напряжения Р = f (U). Для этого произведите операцию умножения функций I = f (t) и U = f (t). Добавьте график в проект.
  4. Найдите по графику максимальное значение мощности солнечной батареи и определите соответствующее ей значение напряжения.
  5. Определите значение силы тока, соответствующее максимальной мощности солнечной батареи.
  6. В таблицу поместите данные, полученные при измерении зависимости силы тока и напряжения солнечной батареи, а также значения мощности солнечной батареи. Добавьте таблицу в проект.
  7. Распечатайте график и таблицу эксперимента и отметьте на них параметры солнечной батареи, соответствующие режиму максимальной мощности.

Сохраните файл эксперимента.
  1. Откройте файл эксперимента, проведенного при другом значении светового потока. Повторите пункты 2-12.
  2. Такие же действия проведите с остальными файлами, полученными при различных значениях освещенности.
  3. Проанализируйте вольтамперную характеристику солнечной батареи. Как меняются ток и напряжение солнечной батареи в зависимости от величины сопротивления нагрузки в цепи?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Проанализируйте график зависимости мощности солнечной батареи от напряжения. Как меняются мощность и напряжение солнечной батареи в зависимости от величины сопротивления нагрузки в цепи?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Экспортируйте полученные данные в электронные таблицы. Постройте диаграммы изменения максимальных значений силы тока, напряжения и мощности солнечной батареи от освещённости. Диаграммы можно разместить здесь.