Physik/Klasse 8: Experimente mit Solarzellen/Abhängigkeit von äußeren Einflussgrößen

1. Fragestellung

Wie hängen Spannung und Stromstärke an Solarmodulen von äußeren Einflussgrößen (z.B. Neigungswinkel, Verschattung) ab?

Benötigte Materialien

Für das Experiment benötigst du folgende Materialien:

U-Kern, 1 Aufstellplatte für den U-Kern, 2 Blockmagnete, 1 Voltmeter, lange Verbindungsleitungen

2. Vermutung:

Notiert hier eure Vermutungen, wie Spannung und Stromstärke von äußeren Einflussgrößen abhängig sein könnten.

3. Aufbau:

Schließe eine Solarzelle mit Hilfe der Bauteile aus Box 1 und den beiden Kabeln an die entsprechenden Buchsen des Messgeräts an. Wähle zunächst für die Spannungsmessung den passenden Messbereich aus. Die Solarzelle liefert eine Gleichspannung (DC).

Erinnerung: Den passenden Größenbereich findest du, indem du vom höchsten Messbereich schrittweise zu kleineren Messbereichen wechselst.

Zeichne eine Schaltskizze.

Hilfestellung: Aufbau

Foto des Aufbaus:

Für die Messung der Stromstärke ist der Aufbau derselbe, jedoch muss am Messgerät der richtige Messbereich eingestellt werden. Auch hier solltest du vom höchsten Messbereich schrittweise zu kleineren Messbereichen wechseln.

Foto Einstellung Stromstärkemessung:

Schaltskizze Spannungsmessung:

Für die Stromstärkemessung muss statt des Voltmeters ein Amperemeter eingebaut werden (A statt V). Wir verwenden für beide Messungen dasselbe Messgerät.

4. Beschreibung der Durchführung:

Beschreibt die Durchführung eures Experiments knapp und übersichtlich.

Hilfestellung: Durchführung

Die Leiterschlaufe wird in das Magnetfeld des Hufeisenmagneten hinein- und wieder hinausbewegt.

Die Geschwindigkeit der Bewegung wird variiert.

Die Anzahl der Wicklungen des Kabels wird variiert.

5. Messergebnisse

Beschreibt übersichtlich eure Beobachtungen.

Hilfestellung: Messergebnisse

Was beobachtest du jeweils in den einzelnen Teilexperimenten? Welche Induktionsspannungen können jeweils gemessen werden?

6. Auswertung

Formuliert auf der Grundlage eurer Versuchsergebnisse Je-desto-Aussagen über die Abhängigkeit der Induktionsspannung von verschiedenen Größen.

Hilfestellung: Auswertung

Je schneller die Leiterschlaufe in das Magnetfeld hinein- bzw. hinausbewegt wird, desto größer ist der Betrag der induzierten Spannung.

Je mehr Wicklungen das Kabel hat, desto größer ist der Betrag der induzierten Spannung.

Die Bewegungsrichtung oder die Richtung des Magnetfelds beeinflusst die Polung der Induktionsspannung.

Ausblick zu Experiment 2

Die induzierten Spannungen sind in diesem Experiment sehr klein. Aber wir haben gesehen, dass wir den Betrag der Induktionsspannung erhöhen können, indem wir die Anzahl der Wicklungen des Drahtes erhöhen. Wenn wir den Draht ganz oft aufwickeln, erhalten wir eine sogenannte Spule. Damit geht es in Experiment 2 weiter.