Ćwiczenie 18 – Badanie ogniw słonecznych

Załącznik – protokół badań

I. Badanie charakterystyk obciążeniowych

Celem badań jest porównanie charakterystyki obciążeniowej bate-

rii galwanicznej 6F22 (9V) oraz baterii słonecznej BS 9-1 (9V,
100mA, 1W).

1. Wyznaczenie charakterystyki E

BS

 = f

 

(E)

Wyznaczyć zależność siły elektromotorycznej baterii słonecznej

(E

BS

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

ciem na zaciskach baterii słonecznej w stanie jałowym.

lx

E

T

230 V

BS

V

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

E

lx

E

BS

V

2. Wyznaczenie charakterystyki U

BS

 = f

 

(E) przy obciążeniu I = const. (10 mA)

E

A

obc

R

lx

I

T

230 V

BS

V

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

E

lx

U

BS

V

3. Wyznaczenie charakterystyki U

BS

 = f

 

(I) przy E = const. oraz charakterystyki U

6F22

 = 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 E

BS

. Ponieważ E = const. więc i E

BS

 = const. Wpisać wartości E i E

BS

w wyznaczone miejsca nad tabelą 3.
Charakterystykę U

BS

 = f

 

(I) zdejmujemy zmniejszając rezystancję obciążenia (R

obc

)  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 (U

6F22

 = f

 

(I)) dla tych samych wartości prądu jak dla baterii słonecznej. Przed przystąpie-

niem do pomiarów należy pomierzyć E

6F22

 (stan jałowy) i wpisać jej wartość nad tabelą 3.

Ć

wiczący:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

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

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

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

słoneczna, E - źródło światła, lx - luksomierz, T - auto-
transformator, V - woltomierz

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

na,  E  -  źródło  światła,  lx  -  luksomierz,  T  -  auto-
transformator,  V  -  woltomierz,  A  –  amperomierz,
R

obc

 – rezystancja obciążenia, I – prąd obciążenia

Natężenie oświetlenia należy zmieniać zmieniając napięcie
zasilania żarówki za pomocą autotransformatora.

Należy wyznaczyć zależność napięcia na zaciskach

baterii słonecznej od natężenia oświetlenia przy obciąże-
niu I = 10 mA. Dla każdej wartości natężenia oświetlenia
należy ustawiać wartość prądu obciążenia na 10 mA (za
pomocą rezystora dekadowego).

C. Należy obliczyć i wykreślić zależność rezystancji wewnętrznej badanej baterii słonecznej od prądu

obciążenia R

w

 = f

 

(I), oraz zależność R

w

 = f

 

(I) dla baterii 6F22 w jednym układzie współrzędnych.

+

_

V

I

A

obc

R

lx

E

b)

6F22   9V

a)

230 V

I

BS

V

A

obc

R

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, R

obc

 – rezystan-

cja obciążenia, I – prąd obciążenia

Należy wykorzystać zależności (patrz rysunek 4):

E

BS

 =  U

BS

 + I

⋅

R

w 

,        oraz    E

6F22

 =  U

6F22S

 + I

⋅

R

w

gdzie:  E

BS

,  E

6F22

  -  siła  fotoelektryczna  baterii  ogniw  słonecznych  i  siła  elektromotoryczna  baterii  ogniw

galwanicznych 6F22, U

BS

, U

6F22

 – napięcia na bateriach w stanie obciążenia, I - prąd obciążenia, R

w

- rezystancja wewnętrzna baterii.

Tab. 3. Wyniki pomiarów i obliczeń.

E = ........... lx,   E

BS

 = ............... V,    E

6F22

 = .............. V

I

U

BS

U

6F22

R

w

 (BS)

R

w

(6F22)

Lp.

mA

V

V

Ω

Ω

1

2

3

4

5

6

7

8

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.

Rys. 4. Schematy zastępcze układów bateria –

obciążenie. Rw – rezystancja wewnętrz-
na baterii.

4. Opracowanie wyników pomiarów

a) wykreślić zależność:  U

bat

 = f

 

(E) i E

bat

 = f

 

(E),

b) wykreślić zależność:  U

bat

 = f

 

(I) i U

6f22

 = f

 

(I),

c) wykonać wykresy R

w

 = f

 

(I) dla obu baterii,

Należy określić:

– wartość natężenia oświetlenia przy którym

E

bat 

= 9V,

– wartość natężenia oświetlenia przy którym

E

bat 

= 9V w warunkach obciążenia 10 mA,

– wartość napięcia na baterii 6F22 przy obciąże-

niu 10 mA.

obc

R

U

6F22

6F22

E

BS

E

w

R

BS

U

I

w

R

I

obc

R