Perex:
Demonštračný pokus žiakov 9.ročníka Evanjelickej spojenej školy v Martine, ktorý bol realizovaný v rámci kampane školských solárnych dní. Podstatou pokusu bolo preukázať závislosť medzi veľkosťou napätia produkovaného solárnym článkom a zmenenými vonkajšími podmienkami jeho prostredia.

Predmety:
Fyzika, Matematika, Informatika

Vek: 13+

Trvanie: do 30 minút

Miesto: Trieda

Pomôcky: solárna súprava, zdroj svetla-halogénová žiarovka,vodiče, multimeter (voltmeter), potenciometer

Cieľ:

Demonštrovať závislosť medzi veľkosťou napätia produkovaného solárnym článkom a zmenenými vonkajšími podmienkami jeho prostredia.

Metodický postup:

V prípravnej fáze pokusu si žiaci naštudovali teoretické podklady potrebné k zvládnutiu pokusu. Vo fyzikálnom kabinete si našli pomôcky potrebné k pokusu a odskúšali ich funkčnosť. Ako podporný materiál využiteľný v prípravnej fáze pokusu je môžné využiť aj prezentáciu o slnečnej energii, ktorú žiaci vyrobili na hodine informatiky. Žiaci pokus realizovali v troch obmenách:

a) Zmena intenzity osvetlenia článku so zmenou vzdialenosti. Solárny článok postavíme do určitej vzdialenosti od zdroja svetla tak, aby bola celá plocha článku rovnomerne osvetlená (závisí to od zdroja, ktorý máme k dispozícií). K článku pripojíme multimeter. Zapneme zdroj svetla a budeme sledovať hodnoty meniaceho sa napätia v závislosti na vzdialenosti zdroja svetla od solárneho článku.

b) Zmena intenzity osvetlenia článku so zmenou svietivosti zdroja. Solárny článok postavíme do určitej vzdialenosti od zdroja svetla tak, aby bol článok rovnomerne osvetlený svetlom určitej intenzity. Môžeme použiť halogénovú žiarovku s regulovateľným zdrojom. K článku zapojíme multimeter. Na začiatku pokusu nastavíme maximálnu intenzitu osvetlenia. Zaznačíme si udaj z voltmetra. Potom potenciometrom zdroja pomaly znižujemenapätie na žiarovke, klesá intenzita svetla. Voltmeter ukazuje nižšie hodnoty produkovaného napätia. Postupovať možno aj opačne tak, že budeme napätie zdroja postupne zvyšovať od nuly až po maximálne prípustnú hodnotu.

c) Zmena intenzity osvetlenia článku so zmenou uhla dopadu svetla. Pokus zostavíme ako v predchádzajúcom prípade s tým rozdielom, že vzhľadom na nízku svietivosť našej žiarovky použijeme ako zdroj svetla slnečné žiarenie dopadajúce do učebne cez jej okná. Na začiatku pokusu svetlo dopadá kolmo na solárny článok. Potupne polohujeme solárny článok do horizontálnej polohy a sledujeme údaje z multimetra, ktorý signalizuje klesajúce napätie.

Každý zdroj elektromagnetického žiarenia vyžaruje do okolitého priestoru energiu. Účinok žiarenia vnímame až po dopade na plochu. Vyžarovanie energie v podobe svetla posudzujeme subjektívne na základe účinku na zrak, alebo používame vhodné meracie prístroje, napr. luxmeter. Významnou fotometrickou veličinou z hľadiska praxe je osvetlenie. Táto veličina charakterizuje účinky svetla pri jeho dopade na plochu telesa. Osvetlenie závisí na časti svetelného toku, ktorý dopadá na plochu.

Z tohto vzťahu vyplýva, že plocha je najlepšie osvetlená:

• ak svietivosť zdroja je veľká (lineárna závislosť),

• ak svetelné lúče dopadajú na plochu kolmo (cosinus uhla dopadu).

• ak osvetlená plocha je čo najbližšie k zdroju (kvadratická nepriama úmera).

Na základe tohto vzťahu možno vysvetliť zmeny vo veľkosti napätia produkovaného solárnym článkom vo všetkých obmenách tohto pokusu.

Teoretické závery nášho pokusu je možné využiť v reálnom živote pri inštalácii solárnych článkov s cieľom dosiahnutia ich väčšej efektívnosti (a v konečnom dôsledku i návratnosti vynaloženej investície) pri výrobe elektrickej energie.

---

Materiály potrebné na realizáciu aktivity:

Dokumenty:

• pokusy_153_teoreticka-cast.pdf
• pokusy_153_Objavovanie-tajomstiev-solarnych-clankov.pdf
• pokusy_153_Slnecna-energia.ppt

---

Materiály dokumentujúce realizáciu aktivity:

Obrázky:

• 
• 
• 
• 

Dokumenty:

• pokusy_153_popis-realizcie.pdf