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PhyMaLehrer
Verfasst am: 10. Jul 2012 06:33
Titel:
Hat der Meßwert für die Stromstärke wirklich nur eine gültige Ziffer? Dann ist es kein Wunder. Würdet ihr beispielsweise 36 µA statt 0,03 mA messen, sähe die Sache schon ganz anders aus!
Die Urspannung der Solarzelle muß doch auch unter gewissen Beleuchtungsbedingungen gemessen worden sein? Oder verstehe ich da etwas falsch? Natürlich wird bei stärkerer Beleuchtung auch die Urspannung höher sein... Oder wie ist
die
Urspannung definiert?
Dachfirst
Verfasst am: 09. Jul 2012 15:53
Titel:
Hallo PhyMaLehrer, vielen Dank für die hilfreichen Antworten!
PhyMaLehrer hat Folgendes geschrieben:
Wenn nichts weiter dazu gesagt ist, dann ist "hohe Belastung" und "niedrige Belastung" wohl Ansichtssache. Nachdem die Leistungsanpassung aber bei etwa 3100 Ohm gegeben ist, ist 100 Ohm wohl wirklich schon eine hohe Belastung.
In Ordnung. So haben wir das letztendlich auch interpretiert.
Zitat:
Wächst bzw. sinkt die Beleuchtungsstärke nicht mit dem Quadrat der Entfernung? Somit hätte für die doppelte Beleuchtungsstärke die Entfernung auf den 1/Wurzel(2)-fachen Wert verringert werden müssen. Das gilt natürlich nur für (nahezu) punktförmige Lichtquellen...
Das ist gut möglich. Die Entfernung der Lichtquelle zum Solarmodul haben wir nicht gemessen. Vom Praktikumsbetreuer kam eingangs der Hinweis, dass die Stromstärke des Solarmoduls sowie der Kurzschlussstrom proportional zueinander seien. Also haben wir den Kurzschlussstrom beim ersten Durchgang gemessen und notiert und anschließend für den zweiten Durchgang die Distanz so weit verringert, dass der Kurzschlussstrom gerade verdoppelt wurde.
Zitat:
Eine Näherung für den Punkt der Leistungsanpassung kann man womöglich grafisch ermitteln, indem man U bzw. I und P gegeneinander aufträgt. Es müßte sich eine Parabel ergeben, deren Maximum man ablesen kann.
Gute Idee, wir mussten für eine spätere Aufgabe sowieso ein Leistungs-Widerstands-Diagramm erstellen. Die von uns (durch Ablesen aus der Messewert-Tabelle) ermittelten Werte liegen ziemlich genau an den Maxima der Parabeln.
Zitat:
Ich nehme an, daß die Spannung mit einem Digitalvoltmeter mit einem Eingangswiderstand von typisch 10 MOhm gemessen wurde. Dann dürfte die gemessene Spannung der Leerlaufspannung sehr nahe kommen.
Genau so wurde es gemacht
Eine weitere Frage: Wir haben die Spannung, die am dekadischen Widerstand abfällt, gemessen. Darüber lässt sich der Widerstand doch eigentlich nach ohmschem Gesetz berechnen. Wieso ist der eingestellte Widerstand aber ungleich (und zwar immer größer) als der berechnete Wert? Bei einem eingestellten Wert von 100kOhm ergibt sich bspw. U = 3,59 V und I = 0,03 mA, daraus folgt doch ein Widerstand von 120kOhm. Dies ist bei allen Messwerten der Fall.
Die Schaltung war sehr einfach aufgebaut: Solarzelle, daran der dekadische Widerstand, parallel dazu ein Voltmeter und in Reihe ein Ampermeter.
Nächste Frage: Im Versuch 1 haben wir für die Solarzelle eine Urspannung von 3,202 V ermittelt (Poggendorff'sche Schaltung). Die Klemmspannung bei geringer (3,25 V) und hoher (3,6 V) Beleuchtung ist aber höher als die Urspannung. Wieso kann das sein? Müsste die Urspannung nicht größer als die Klemmspannung sein, da die Spannung am Innenwiderstand bereits abfällt?
PhyMaLehrer
Verfasst am: 09. Jul 2012 12:07
Titel:
Wenn nichts weiter dazu gesagt ist, dann ist "hohe Belastung" und "niedrige Belastung" wohl Ansichtssache. Nachdem die Leistungsanpassung aber bei etwa 3100 Ohm gegeben ist, ist 100 Ohm wohl wirklich schon eine hohe Belastung.
Wächst bzw. sinkt die Beleuchtungsstärke nicht mit dem Quadrat der Entfernung? Somit hätte für die doppelte Beleuchtungsstärke die Entfernung auf den 1/Wurzel(2)-fachen Wert verringert werden müssen. Das gilt natürlich nur für (nahezu) punktförmige Lichtquellen...
Eine Näherung für den Punkt der Leistungsanpassung kann man womöglich grafisch ermitteln, indem man U bzw. I und P gegeneinander aufträgt. Es müßte sich eine Parabel ergeben, deren Maximum man ablesen kann.
Ich nehme an, daß die Spannung mit einem Digitalvoltmeter mit einem Eingangswiderstand von typisch 10 MOhm gemessen wurde. Dann dürfte die gemessene Spannung der Leerlaufspannung sehr nahe kommen.
Dachfirst
Verfasst am: 09. Jul 2012 08:46
Titel: Physikalisches Praktikum: Strom-Spannungs-Charakteristik
Im physkalischen Praktikum ging es in einer Teilaufgabe darum, die Strom-Spannungs-Charakteristik einer chemischen Spannungsquelle und einer Solarzelle zu bestimmen. Zurvor wurde mit Hilfe einer Poggendorff'schen Schaltung die Leerlaufspannungen beider Stromquellen ermittelt.
Für die chemische Spannungsquelle war das alles auch problemlos möglich. Jetzt stolpern wir aber bei der Versuchsauswertung für das Solarmodul, wobei die Aufgabenstellung sagt:
"Die Strom-Spannungs-Charakteristik eines Solarmoduls ist bei 2 unterschiedlichen Bestrahlungsstärken
aufzunehmen und graphisch darzustellen. Die Leerlaufspannungen, Kurzschlussströme und die Innenwiderstände
Ri bei Anpassung, bei geringer und bei hoher Belastung sind zu bestimmen."
Wir wissen nicht, was mit geringer und hoher Belastung gemeint ist. Wir haben in einer einfachen Schaltung mit dekadischem Widerstand bei einem Widerstand von R = 1MOhm begonnen und langsam heruntergeschaltet, wobei wir die Spannung und Stromstärke protokolliert haben. Der kleinste Widerstand der Messung war dann R = 100 Ohm.
Ist nun mit geringer und hoher Belastung irgendein von uns beliebig gewählter Wert gemeint? Oder sind damit besondere Stellen gemeint? Leider haben wir es versäumt, während des Praktikums danach zu fragen.
Die Anpassung haben wir als Leistungsanpassung interpretiert, welche also am Maximum Power Point erreicht ist. Doch wie ermittelt man den aus empirischen Messwerten? Wir haben für jeden Messpunkt die Leistung berechnen lassen und anschließend den Wert für U ermittelt, an dem die Leistung maximal wird (P = 1,92 mW bei U = 2,44 V). Doch möglicherweise ist der MPP ja zwischen zwei Messwerten vorhanden. Wie kann man den MPP dann ermitteln?
Außerdem wird ja von "Leerlaufspannungen" und "Kurzschlussstromstärken" gesprochen. Die Plurale beziehen sich wahrscheinlich auf die beiden unterschiedlichen Beleuchtungsstärken? Wir haben die Kurzschlussstromstärke jeweils gemessen (und dementsprechend die Beleuchtungsstärke angemessen: Die Beleuchtung sollte im zweiten Durchgang doppelt so stark sein wie im ersten Durchgang, also haben wir die Lichtquelle so nah an das Solarmodul gehalten, dass Ik2 = 2*Ik1). Aber wie sollte die Leerlaufspannung ermittelt werden? Ich dachte (insb. wegen der ersten Teilaufgabe), dass sich diese nur bei einer stromlosen Messung wie in der Poggendorff'schen Schaltung realisiert messen lässt?
Ihr seht, eine Menge Fragen. So ganz sind wir durch den zweiten Versuch noch nicht durchgestiegen. Ich bin daher dankbar für ein paar Meinungen.