Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Měření výkonu solárních článků v závislosti na osvětlení a úhlu osvětlení Označení: EU-Inovace-F-9-02 Předmět: Fyzika Cílová skupina: 9. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: skupinová, dvojice (experiment) Anotace: tento experiment lze zařadit při probírání učiva o vedení elektrického proudu v polovodičích další součástky s PN-přechodem Cíl: změřit výkon solárních článků v závislosti na osvětlení a úhlu osvětlení Pomůcky: solární stavebnice (Conrad), voltmetr DVP-BTA, ampérmetr DCP-BTA, luxmetr LS-BTA, LabQuest, žárovka 100 W Teorie Fotovoltaický článek je velkoplošná polovodičová součástka schopná přeměňovat světlo Naelektrickou energii. Využívá při tom fotovataický jev. Na rozdíl od fotočlánků může dodávat elektrický proud
. Schéma zapojení Postup: Úkol č. 1: měření výkonu solárních článků v závislosti na osvětlení 1. Žáci voltmetr, ampérmetr a luxmetr zapojí do konektorů LabQuestu. 2. Luxmetr umístí vedle solárních panelů bude měřit hodnotu osvětlení E solárních článků. K solárním panelům připojí voltmetr a ampérmetr. 3. LabQuest připojí přes USB k PC. 4. V programu LoggerLite v menu Data Nový dopočítávaný sloupec zvolí: Název: Výkon; Značka: P; Jednotka: mw; Výraz: "Potential"*"Current"*1000. 5. Na ose x zvolí Osvětlení (Illumination (lux)) a na ose y Výkon (mw). 6. V menu Experiment Sběr dat zvolí: Vzorkovací frekvence: 1 vzorek/sekundu; dále zatrhnou volbu Nepřerušený sběr dat. 7. Stisknou tlačítko Sběr dat v programu LoggerLite. 8. Plynule přibližují (případně vzdalují) žárovku k solárním článkům. Měří závislost P = f(e). 9. V menu programu LoggerLite zvolí Experiment Uchovat poslední měření. 10. Vysloví závěr. Úkol č.2: měření výkonu solárních článků v závislosti na úhlu osvětlení 1. Žáci luxmetr umístí vedle solárních panelů bude měřit hodnotu osvětlení E solárních článků. K solárním panelům připojí voltmetr a ampérmetr. 2. LabQuest připojí přes USB k počítači.
3. V programu LoggerLite v menu Data Nový dopočítávaný sloupec zvolí: Název: Výkon; Značka: P; Jednotka: mw; Výraz: "Potential"*"Current"*1000. 4. V menu Experiment Sběr dat zvolí: Mód: Události se vstupy; Název sloupce: Úhel; Značka: α; Jednotky:. 5. Na ose x zvolí Úhel ( ) a na ose y Výkon (mw). 6. Stisknou tlačítko Sběr dat v programu LoggerLite. 7. Žárovku umístí v blízkosti solárních článků. Nepohybují s ní. Solární panely jsou nastavené kolmo ke směru šíření světla ze žárovky. 8. Stisknou tlačítko Zachovat. Vloží hodnotu úhlu 0. 9. Natočí solární panel o 10 od směru šíření světla. Využijí úhloměr na stavebnici solárních panelů. Stisknou tlačítko Zachovat. Vloží hodnotu úhlu 10. 10. Opakují postup pro další hodnoty úhlů 20, 30,, 90. 11. V menu programu Logger Pro zvolí Experiment Uchovat poslední měření. 12. Vysloví závěr. Závěrečné zhodnocení:
Pracovní list: Název úlohy: EU-Inovace-F-9-02 LABORATORNÍ PRÁCE č. Měření výkonu solárních článků v závislosti na osvětlení a úhlu osvětlení Jméno: Datum: Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: změřit výkon solárních článků v závislosti na osvětlení a úhlu osvětlení Pomůcky: solární stavebnice (Conrad), voltmetr DVP-BTA, ampérmetr DCP-BTA, luxmetr LS-BTA, LabQuest, žárovka 100 W, počítač Schéma zapojení: Úkol č. 1: změřte výkon solárních článků v závislosti na osvětlení Postup: 1. Voltmetr, ampérmetr a luxmetr zapojte do konektorů LabQuestu. 2. Luxmetr umístěte vedle solárních panelů bude měřit hodnotu osvětlení E solárních článků. K solárním panelům připojte voltmetr a ampérmetr. 3. LabQuest připojte přes USB k počítači. 4. V programu LoggerLite v menu Data Nový dopočítávaný sloupec zvolte: Název: Výkon; Značka: P; Jednotka: mw; Výraz: "Potential"*"Current"*1000. 5. Na ose x zvolte Osvětlení (Illumination (lux)) a na ose y Výkon (mw). 6. V menu Experiment Sběr dat zvolte: Vzorkovací frekvence: 1 vzorek/sekundu; dále zatrhněte volbu Nepřerušený sběr dat. 7. Stiskněte tlačítko Sběr dat v programu LoggerLite. 8. Plynule přibližujte (případně vzdalujte) žárovku k solárním článkům. Měříte závislost P = f(e). 9. V menu programu LoggerLite zvolte Experiment Uchovat poslední měření.
10. Vyslovte závěr. Vypracování: Grafy Závěr: Úkol č. 2: změřit výkon solárních článků v závislosti na úhlu osvětlení Postup: 13. Luxmetr umístěte vedle solárních panelů bude měřit hodnotu osvětlení E solárních článků. K solárním panelům připojte voltmetr a ampérmetr. 14. LabQuest připojte přes USB k počítači. 15. V programu LoggerLite v menu Data Nový dopočítávaný sloupec zvolte: Název: Výkon; Značka: P; Jednotka: mw; Výraz: "Potential"*"Current"*1000. 16. V menu Experiment Sběr dat zvolíme: Mód: Události se vstupy; Název sloupce: Úhel; Značka: α; Jednotky:. 17. Na ose x zvolte Úhel ( ) a na ose y Výkon (mw). 18. Stiskněte tlačítko Sběr dat v programu LoggerLite. 19. Žárovku umístěte v blízkosti solárních článků. Nepohybujte s ní. Solární panely jsou nastavené kolmo ke směru šíření světla ze žárovky. 20. Stiskněte tlačítko Zachovat. Vložíme hodnotu úhlu 0.
21. Natočte solární panel o 10 od směru šíření světla. Využijte úhloměr na stavebnici solárních panelů. Stiskněte tlačítko Zachovat. Vložte hodnotu úhlu 10. 22. Opakujte postup pro další hodnoty úhlů 20, 30,, 90. 23. V menu programu Logger Pro zvolte Experiment Uchovat poslední měření. 24. Vyslovte závěr. Vypracování: Grafy Závěr: Doplňující úkol: Vyhledejte na internetu, kde je možné využít fotovaltaické články. Použité zdroje: [online] [ cit. 8. 1. 2014] Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/sol%c3%a1rn%c3%ad_%c4%8dl%c3%a1nek inspirováno článkem o pokusu na www.vernier.cz KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 9. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., 2000. 236 s. ISBN 978-80-7196-193-2 Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 9 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2007. 136 s. ISBN 80-7238-617-8