Ćwiczący:

Ćwiczenie 18 – Badanie ogniw słonecznych

1.

Załącznik – protokół badań

2.

3.

I. Badanie charakterystyk obciążeniowych

4.

Celem badań jest porównanie charakterystyki obciążeniowej bate-

5.

rii galwanicznej 6F22 (9V) oraz baterii słonecznej BS 9-1 (9V,

6.

100mA, 1W).

7.

1. Wyznaczenie charakterystyki EBS = f (E)

Kielce, dnia ...............................

Wyznaczyć zależność siły elektromotorycznej baterii słonecznej

(EBS) od natężenia oświetlenia (E). Siła elektromotoryczna jest napię-

Podpis .........................................

ciem na zaciskach baterii słonecznej w stanie jałowym.

230 V

T

Natężenie oświetlenia należy zmieniać zmieniając napięcie

zasilania żarówki za pomocą autotransformatora.

Rys. 1. Schemat elektryczny układu pomiarowego. BS - bateria lx

E

V

słoneczna, E - źródło światła, lx - luksomierz, T - auto-

transformator, V - woltomierz

BS

Tab.1. Wyniki pomiarów siły elektromotorycznej baterii słonecznej w funkcji natężenia oświetlenia E

lx

EBS

V

2. Wyznaczenie charakterystyki UBS = f (E) przy obciążeniu I = const. (10 mA) Należy wyznaczyć zależność napięcia na zaciskach

230 V

baterii słonecznej od natężenia oświetlenia przy obciąże-

T

niu I = 10 mA. Dla każdej wartości natężenia oświetlenia

należy ustawiać wartość prądu obciążenia na 10 mA (za

pomocą rezystora dekadowego).

I

A

Rys. 2. Schemat układu pomiarowego. BS - bateria słonecz-

na, E - źródło światła, lx - luksomierz, T - auto-

E

lx

V

transformator, V - woltomierz, A – amperomierz,

Robc

Robc – rezystancja obciążenia, I – prąd obciążenia

BS

Tab.2. Wyniki pomiarów napięcia baterii słonecznej w funkcji natężenia oświetlenia przy I = 10 mA E

lx

UBS

V

3. Wyznaczenie charakterystyki UBS = f (I) przy E = const. oraz charakterystyki U6F22 = f (I) A. Przed przystąpieniem do pomiarów napięcia baterii słonecznej w funkcji obciążenia należy ustawić natężenie oświetlenia na wartość maksymalną. Następnie należy odłączyć na chwilę obciążenie i od-czytać siłę elektromotoryczną EBS. Ponieważ E = const. więc i EBS = const. Wpisać wartości E i EBS

w wyznaczone miejsca nad tabelą 3.

Charakterystykę UBS = f (I) zdejmujemy zmniejszając rezystancję obciążenia (Robc) co 100 Ω od wartości początkowej równej 1100 Ω.

B. Dla porównania należy zdjąć zależność napięcia 9-woltowej baterii galwanicznej 6F22 w funkcji ob-ciążenia (U6F22 = f (I)) dla tych samych wartości prądu jak dla baterii słonecznej. Przed przystąpieniem do pomiarów należy pomierzyć E6F22 (stan jałowy) i wpisać jej wartość nad tabelą 3.

C. Należy obliczyć i wykreślić zależność rezystancji wewnętrznej badanej baterii słonecznej od prądu obciążenia Rw = f (I), oraz zależność Rw = f (I) dla baterii 6F22 w jednym układzie współrzędnych.

230 V

a)

b)

I

I

A

A

+

6F22 9V

lx

E

V

_

V

R

R

obc

obc

BS

Rys. 3. Schemat układów pomiarowych: a) do badania baterii słonecznej, b) do badania baterii galwanicznej 9V 6F22.

BS - bateria słoneczna, E - źródło światła, lx - luksomierz, V - woltomierz, A – amperomierz, Robc – rezystancja obciążenia, I – prąd obciążenia

I

I

Rw

Rw

Rys. 4. Schematy zastępcze układów bateria –

U

U6F22

BS

obciążenie. Rw – rezystancja wewnętrz-

Robc

Robc

E

E

na baterii.

6F22

BS

Należy wykorzystać zależności (patrz rysunek 4):

EBS = UBS + I⋅Rw , oraz E6F22 = U6F22S + I⋅Rw

gdzie: EBS, E6F22 - siła fotoelektryczna baterii ogniw słonecznych i siła elektromotoryczna baterii ogniw galwanicznych 6F22, UBS, U6F22 – napięcia na bateriach w stanie obciążenia, I - prąd obciążenia, Rw

- rezystancja wewnętrzna baterii.

Tab. 3. Wyniki pomiarów i obliczeń.

E = ........... lx, EBS = ............... V, E6F22 = .............. V

I

UBS

U6F22

Rw (BS)

Rw

(6F22)

Lp.

4. Opracowanie wyników pomiarów

mA

V

V

Ω

Ω

a) wykreślić zależność: U

1

bat = f (E) i Ebat = f (E),

b) wykreślić zależność: Ubat = f (I) i U6f22 = f (I),

2

c) wykonać wykresy Rw = f (I) dla obu baterii,

3

Należy określić:

4

5

– wartość natężenia oświetlenia przy którym

Ebat = 9V,

6

– wartość natężenia oświetlenia przy którym

7

Ebat = 9V w warunkach obciążenia 10 mA,

8

– wartość napięcia na baterii 6F22 przy obciąże-

niu 10 mA.

9

10

II. Wnioski

Należy omówić wykonane wykresy i porównać właściwości baterii złożonej z ogniw słonecznych i baterii złożonej z ogniw galwanicznych.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Cel ćwiczenia

2. Wyniki pomiarów i obliczeń (tabele)

3. Opracowanie wyników pomiarów (wykresy, przykłady obliczeń, analiza) 4. Wnioski (obszerne)

5. Załącznik – protokół badań (ten dokument) podpisany przez prowadzącego zajęcia.