13. Román-Magyar Előolimpiai Fizika Verseny Pécs Kísérleti forduló május 21. péntek MÉRÉS NAPELEMMEL (Szász János, PTE TTK Fizikai Intézet)

Hasonló dokumentumok
8. Mérések napelemmel

Az Ohm törvény. Ellenállás karakterisztikája. A feszültség és az áramerősség egymással egyenesen arányos, tehát hányadosuk állandó.

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai és megoldásai fizikából. II.

Mérési útmutató Az önindukciós és kölcsönös indukciós tényező meghatározása Az Elektrotechnika c. tárgy 7. sz. laboratóriumi gyakorlatához

EGYENÁRAM. 1. Mit mutat meg az áramerısség? 2. Mitıl függ egy vezeték ellenállása?

Fizika A2E, 8. feladatsor

A megnyúlás utáni végső hosszúság: - az anyagi minőségtől ( - lineáris hőtágulási együttható) l = l0 (1 + T)

A szinuszosan váltakozó feszültség és áram

Napelem E Bevezetés. Ebben a mérésben használt eszközök a 2.1 ábrán láthatóak.

12.A 12.A. A belsı ellenállás, kapocsfeszültség, forrásfeszültség fogalmának értelmezése. Feszültséggenerátorok

Abszolútértékes egyenlôtlenségek

Egyszerű kísérletek próbapanelen

- III. 1- Az energiakarakterisztikájú gépek őse a kalapács, melynek elve a 3.1 ábrán látható. A kalapácsot egy m tömegű, v

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Logaritmikus erősítő tanulmányozása

Egyszerű áramkörök árama, feszültsége, teljesítménye

Bor Pál Fizikaverseny 2016/17. tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

Bevezető fizika (infó), 8. feladatsor Egyenáram, egyenáramú áramkörök 2.

Gyakorlati Forduló Válaszlap Fizika, Kémia, Biológia

Világítástechnikai mérés

a) Az első esetben emelési és súrlódási munkát kell végeznünk: d A

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Függvények Megoldások

1. Visszacsatolás nélküli kapcsolások

Elektrotechnika- Villamosságtan

Fizika Vetélkedő 8 oszt. 2013

Szemcsés szilárd anyag porozitásának mérése. A sűrűség ismert definíciója szerint meghatározásához az anyag tömegét és térfogatát kell ismernünk:

1. Egy lineáris hálózatot mikor nevezhetünk rezisztív hálózatnak és mikor dinamikus hálózatnak?

Egyenáram tesztek. 3. Melyik mértékegység meghatározása nem helyes? a) V = J/s b) F = C/V c) A = C/s d) = V/A

2.Előadás ( ) Munkapont és kivezérelhetőség

Elektromos áramerősség

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

G04 előadás Napelem technológiák és jellemzőik. Szent István Egyetem Gödöllő

2012 február 7. (EZ CSAK A VERSENY UTÁN LEGYEN LETÖLTHETŐ!!!)

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

FIZIKA II. Egyenáram. Dr. Seres István

Ohm törvénye. A mérés célkitűzései: Ohm törvényének igazolása mérésekkel.

Vízműtani számítás. A vízműtani számítás készítése során az alábbi összefüggéseket használtuk fel: A csapadék intenzitása: i = a t [l/s ha]

2) Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét! (3pont)

Mérési útmutató. Nemhagyományos villamos energiaátalakítók Az Elektrotechnika tárgy laboratóriumi gyakorlatok 5. sz. méréséhez

1. Ábrázolja az f(x)= x-4 függvényt a [ 2;10 ] intervallumon! (2 pont) 2. Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét!

ELEKTROMOSSÁG ÉS MÁGNESESSÉG

XXIII. ÖVEGES JÓZSEF KÁRPÁT-MEDENCEI FIZIKAVERSENY M E G O L D Á S A I ELSŐ FORDULÓ. A TESZTFELADATOK MEGOLDÁSAI (64 pont) 1. H I I I 2.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

Mérési útmutató. Nemhagyományos villamos energiaátalakítók Az Elektrotechnika tárgy laboratóriumi gyakorlatok 5. sz. méréséhez

Ujfalussy Balázs Idegsejtek biofizikája

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Egyenáram. Áramkörök jellemzése Fogyasztók és áramforrások kapcsolása Az áramvezetés típusai

Az éjszakai rovarok repüléséről

Tevékenység: Tanulmányozza, mi okozza a ráncosodást mélyhúzásnál! Gyűjtse ki, tanulja meg, milyen esetekben szükséges ráncgátló alkalmazása!

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

6. Függvények. 1. Az alábbi függvények közül melyik szigorúan monoton növekvő a 0;1 intervallumban?

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Elektronikai műszerész Elektronikai műszerész

Rugalmas megtámasztású merev test támaszreakcióinak meghatározása I. rész

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

1. A hőszigetelés elmélete

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Általános Kémia. Dr. Csonka Gábor 1. Gázok. Gázok. 2-1 Gáznyomás. Barométer. 6-2 Egyszerű gáztörvények. Manométer

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

PowerBalance RC360 A fenntartható teljesítmény és a megtérülés tökéletes kombinációja

1. Az adott kifejezést egyszerűsítse és rajzolja le a lehető legkevesebb elemmel, a legegyszerűbben.

= 163, 63V. Felírható az R 2 ellenállásra, hogy: 163,63V. blokk sorosan van kapcsolva a baloldali R 1 -gyel, és tudjuk, hogy

b) Ábrázolja ugyanabban a koordinátarendszerben a g függvényt! (2 pont) c) Oldja meg az ( x ) 2

Oktatási Hivatal. A 2007/2008. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny. első (iskolai) fordulójának. javítási-értékelési útmutatója

Klasszikus Fizika Laboratórium V.mérés. Fajhő mérése. Mérést végezte: Vanó Lilla VALTAAT.ELTE. Mérés időpontja:

Műveleti erősítők. Előzetes kérdések: Milyen tápfeszültség szükséges a műveleti erősítő működtetéséhez?

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

2. Rugalmas állandók mérése

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

Vagyonkezelési irányelvek (Befektetési politika tartalmi kivonata) Allianz Hungária Önkéntes Nyugdíjpénztár február 1.

Számítógépes Grafika mintafeladatok

Mágneses szuszceptibilitás mérése

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Függvények

Fizika A2E, 9. feladatsor

VI.7. PITI PÉLDÁK. A feladatsor jellemzői

4. Fényelektromos jelenség

Oktatási Hivatal. A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie E Texty úloh v maďarskom jazyku

POWER PLUS kondenzációs kazán hőtermelő EgySég SzERELéSi kézikönyv

függvény grafikonja milyen transzformációkkal származtatható az f0 : R R, f0(

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

Az enzimkinetika alapjai

Villamos tér. Elektrosztatika. A térnek az a része, amelyben a. érvényesülnek.

Mágneses momentum, mágneses szuszceptibilitás

A szállítócsigák néhány elméleti kérdése

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

21. laboratóriumi gyakorlat. Rövid távvezeték állandósult üzemi viszonyainak vizsgálata váltakozóáramú

Fényvisszaverő mellény futófénnyel

E L Ő T E R J E S Z T É S

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

M ű veleti erő sítő k I.

Átírás:

3. oán-magyar Előolipiai Fizika Verseny Pécs Kísérleti forduló 2. ájus 2. péntek MÉÉ NAPELEMMEL (zász János, PE K Fizikai ntézet) Ha egy félvezető határrétegében nok nyelődnek el, akkor a keletkező elektron-lyuk párok nagy valószínűséggel rekobinálódás nélkül a P (pozitív), illetve az N (negatív) réteghez diffundáak. Az elektronok az N, a lyukak a P oldalon jelennek eg. Így a egvilágított félvezető áraforrásként viselkedik. Ha a napele sarkaira fogyasztót kapcsolunk, akkor a egvilágítással folyaatoson történő töltésszétválasztás és töltéskiegyenlítődés történik. A napeleek fontos paraétere a galváneleekhez hasonlóan a rövidzárási áraerősség ( ) és az üresjárási feszültség ( ). Ha a napeleet egy ellenállású fogyasztóval terheljük, akkor a napele sarkain az üresjárási értéknél kisebb feszültséget érhetünk, a belső potenciálgát csökken. Az átenet áraát a terikus töltésozgásból eredő sötétára és a egvilágítással arányos elektroos ára ( ) különbségeként írhatjuk fel: e () ahol ún. telítési ára, a hőérséklettel arányos terikus feszültség, ai szobahőérsékleten kb. 26 V., helyettesítésével a fenti egyenletből egkapjuk a rövidzárási áraerősséget, illetve helyettesítésével az üresjárási feszültséget: (2). (3) ehát a rövidzárási áraerősség a fényáraal, és így a beeső fényintenzitással egyenesen arányos, íg az üresjárati feszültség a fényára (és egyúttal a fényintenzitás) logaritusával arányos. Ahhoz, hogy a napeleből a axiális teljesítényt (P ) vegyük ki, fontos az optiális terhelés egválasztása, vagyis keressük, hogy egy adott egvilágítás esetén ilyen és unkaponti feszültség és áraerősség ellett lesz a P értéke a legnagyobb. Ehhez a P e (4) összefüggés axiuát kell eghatároznunk. A kifejezés differenciálásával kapjuk: dp e e. d Miniális átrendezés után:

2 e e, (5) aiből: e. (6) Az egyenlet alapján az axiális teljesítényhez tartozó úgynevezett unkaponti feszültség:. (7) A (6) egyenletben >>, valaint >>, így a egvilágításból szárazó fényárara (és egyúttal a rövidzárási áraerősségre) kapjuk: e (8) Ezt felhasználva az () alapegyenletben: (9) Mivel a rövidzárási áraerősségre:, így az optiális unkapontban érhető áraerősség:, () tehát az optiális terhelő-ellenállás:. () A gyakorlatban, ivel az terikus feszültség állandó értéke elhanyagolhatóan kicsi az egy cellát tipikusan jellező,4-,6 V unkaponti feszültséghez képest, így jó közelítéssel az optiális terhelő ellenállás értéke:. (2) A napeleek áraerősség-feszültség karakterisztikája ne-lineáris, azonban a fentiek alapján grafikusan eghatározhatjuk adott egvilágítás ellett a leadott axiális teljesítényt, és így a napele hatásfokát (. ábra). Ehhez az áraerősség-feszültség grafikont kell

felvennünk, aelyen az (, ) ponthoz, az origóból húzott egyenesnek a grafikonnal való etszéspontja adja eg közelítőleg az optiális ára és feszültség értékeket (, ). A axiálisan kivehető teljesítény P értékét az ábrán a satírozott rész szelélteti. Ennek a területnek, valaint az üresjárási feszültség és rövidzárási ára szorzata által eghatározott területnek a hányadosa a napele az úgynevezett kitöltési tényezője (ϕ): ϕ. (3) 25 r 2 8 W/2 [A] 5 P 5,5,5 2 [V]. ábra: Napele ára-feszültség karakterisztikája A ϕ értéke a gyakorlatban,75-,85 közé esik. A napele hatásfokát a axiálisan kivehető elektroos teljesítény és a beeső P fényteljesítény adja: φ η (4) P P 3

Eszközök: Napele, digitális ultiéter, fényforrás, ellenállás-panel, érőszalag Feladatok: Az asztallapon egy napeleet találsz, aelynek a tulajdonságait fogod vizsgái. A napele felett függőleges egyenes entén ozgatható izzólápával biztosítjuk a napele egvilágítását. A egvilágítás intenzitását a napele adott terhelő-ellenállása ellett érhető feszültségből, a ellékelt grafikon alapján határozzuk eg. (Alacsony terhelő-ellenállás esetén a kapocsfeszültség jó közelítéssel arányos a egvilágítással.) A érés során legyünk óvatosak, ivel az izzó és a lápatest haar felelegszik! A napele felületét lehetőleg ne érintsük eg! 4

. A fényintenzitás távolságfüggésének vizsgálata a) Mérd eg digitális ultiéterrel a távolság függvényében ( és 4 c között, legalább 6 különböző érték ellett) a vizsgált napele üresjárási feszültségét ( ) és rövidzárási áraerősségét ( )! Az áraerősséget végig azonos, 2 A-es éréshatáron érd! A kapott értékeket foglald táblázatba! Használd a ellékelt válaszlapot! 3, pont b) Ábrázold a fényintenzitást a távolság függvényében! Használd a illiéterpapírt a válaszlapon! 2, pont c) Ábrázold az üresjárási feszültséget és a rövidzárási áraot a fényintenzitás függvényében! Használd a illiéterpapírt a válaszlapon! 2, pont d) A ért értékek alapján adj eléleti becslést arra, hogy ekkora lenne a napele üresjárási feszültsége, ha a egvilágítás távolsága 5 centiéter! Ellenőrizd a kapott értéket éréssel! Használd a illiéterpapírt a válaszlapon! 2,5 pont e) A vizsgálataid alapján döntsd el az alábbi állítások közül, hogy elyek igazak és elyek haisak! öltsd ki a válaszlap egfelelő táblázatát!,5 pont. A napele egvilágítását tekinthetjük úgy, intha pontszerű fényforrással világítottuk voa eg. 2. A fény hatására keletkező elektron-lyuk párok a határrétegen kívülre jutva ellenfeszültséget hoznak létre, így gátolják a további elektron-lyuk szétválasztódást, ezért a napele üresjárási feszültsége telítődést utat az intenzitás függvényében. 3. A napele üresjárási feszültsége a egvilágító fény teljesítényének függvényében telítődést utat, ert a egvilágított részeken szétváló töltések nagy fényintenzításnál gerjesztődnek. 4. A napele rövidzárási áraerőssége utatja a növekvő egvilágítással keletkező többlettöltést, azonban itt a folyaatos töltéskiegyenlítés iatt ne tud kialakui az ellenfeszültség, nincs telítődés, a pontokra egyenes illeszthető. 5. Ha a egvilágítást tovább növeénk, akkor a ára tovább növekedne, és az aperérő belső ellenállásán jelentős feszültség esne, ekkor a rövidzárási áraerősség a egvilágítás függvényében szintén telítést utatna. 5

2. A napele ára-feszültség karakterisztikájának felvétele W Állítsd össze az ábrán látható kapcsolást, és állítsd be egy adott egvilágítást ( 6 ), 2 értékét jegyezd fel a válaszlapon! a) A terhelő-ellenállás () értékét csökkentsd az ellenállás-panelen, közben érd a kapocsfeszültséget! A terhelő-ellenállás értékének iseretében száítsd ki a körben folyó ára erősségét és az ellenálláson leadott teljesítényt! A kapott értékeket foglald táblázatba! Használd a ellékelt válaszlapot! 2, pont b) Ábrázold a leadott teljesítényt a feszültség függvényében! Használd a illiéterpapírt a válaszlapon! Állapítsd eg a axiális teljesítényt (P)! 2, pont c) Ábrázold az áraerősséget a feszültség függvényében! Az eléletben leírtak alapján szerkeszd eg az optiális unkapontot (, értékeket), és száítsuk ki ennek alapján is a napeleből axiálisan kivehető teljesítényt (P)! Használd a ellékelt válaszlapot! 2,5 pont d) Határozd eg a napele adott egvilágítás elletti hatásfokát! Használd a ellékelt válaszlapot!, pont e) Méréseid alapján hasonlítsd össze a fényeleet a kéiai áraforrásokkal! Jelöld az alábbi állításoknál, hogy elyek igazak a kéiai áraforrásokra (K), elyek a napelere (N), és elyek igazak indkettőre (M)! öltsd ki a válaszlap egfelelő táblázatát!,5 pont. Az ára-feszültség karakterisztika közelítőleg lineáris. 2. A legnagyobb teljesítényt akkor lehet kivenni belőlük, ha a belső ellenállásukkal egegyező nagyságú a terhelő-ellenállás. 3. A belső ellenállás értéke az üresjárási feszültség és a rövidzárási áraerősség hányadosaként száítható. 4. A belső ellenállás függ a terheléstől, az ára-feszültség karakterisztika ne lineáris. 5. A axiális teljesítényt akkor adja le, ha a terhelő-ellenállás az üresjárási feszültség és a rövidzárási áraerősség hányadosaként eghatározott érték, illetve annak közelében van. 6. Az illesztett terhelésnél (axiális kieneti teljesítény) a sarkain ért feszültség az üresjárási feszültség felénél nagyobb. 6