Solcellens bedste belastning
En solcelle giver ikke altid den samme effekt i samme lys. Det afhænger af, hvad den er koblet til. Eleverne måler strøm og spænding ved forskellige belastninger og finder det punkt, hvor solcellen giver mest. Som udvidelse undersøger de, hvad skygge på en del af cellen betyder.
Ved hvilken belastning giver solcellen den største effekt?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Solceller, justerbar vinkel | 105049 | 1 pr. gruppe |
| Modstandsboks, dekade | 310122 | 1 pr. gruppe |
| Krokodilleklemmer (50 stk.) | 310000 | 4 pr. gruppe |
| Multimeter, digitalt, autorange | 351000 | 2 pr. gruppe |
| Strøm- og spændingssensor, trådløs (PASCO PS-4254) | PS-4254 | Strøm og spænding samtidig |
Andet udstyr: kraftig lampe (halogen eller glødelampe) eller direkte sollys; lineal til fast afstand mellem lampe og solcelle; pap til at skygge med.
Sikkerhed
Halogen- og glødelamper bliver meget varme. Rør ikke ved lampen, og hold papir og pap på afstand af den.
Sådan gør I
- Stil lampen i fast afstand til solcellen, fx 30 cm, og sørg for, at intet ændrer sig under forsøget.
- Forbind solcellen i serie med modstandsboksen og et amperemeter. Sæt et voltmeter parallelt med solcellen.
- Start med den største modstand. Notér strøm og spænding.
- Sænk modstanden trin for trin ned til 0 Ω og notér strøm og spænding ved hvert trin.
- Beregn effekten P = U · I for hver måling.
- Tegn strøm som funktion af spænding og effekt som funktion af modstand, og find den modstand, der giver størst effekt.
Med PASCO-sensor
Med den trådløse strøm- og spændingssensor PS-4254 måler eleverne strøm og spænding samtidig og kan lade SPARKvue beregne effekten. Drej modstanden langsomt fra stor til lille, mens der logges, så tegnes hele IV-kurven på et minut. Udvidelse: Dæk en del af solcellen med pap og se, hvordan kurven ændrer sig.
Hvad sker der?
Uden belastning giver solcellen sin højeste spænding, men der løber ingen strøm. Kortsluttes den, løber der maksimal strøm, men spændingen er næsten nul. I begge tilfælde er effekten nul.
Et sted imellem er produktet af strøm og spænding størst. Det kaldes punktet for maksimal effekt. Invertere til solceller på hustage justerer hele tiden belastningen, så panelet arbejder tæt på dette punkt.
Spørgsmål til eftertanke
- Ved hvilken modstand fik I den største effekt?
- Hvordan ser IV-kurven ud, og hvor på kurven ligger punktet for maksimal effekt?
- Hvad skete der med kurven, da en del af solcellen blev skygget?
- Hvorfor er det vigtigt at undgå skygge på et solcelleanlæg?
Til læreren
Kurven får det klassiske 'knæ'. Punktet for maksimal effekt ligger lige før knæet, hvor spændingen begynder at falde hurtigt.
Lampen skal stå helt stille, og solcellen bliver varm under en halogenlampe, hvilket i sig selv sænker effekten lidt. Det kan blive en ekstra pointe for de dygtigste elever.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
