PANEL SOLAR SEBAGAI TRACKER SHADOW: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Besarnya asas yang digunakan dalam Fizik dan sains lain untuk menggambarkan pergerakan mekanikal adalah kepantasan. Mengukurnya telah menjadi aktiviti berulang di kelas eksperimen. Saya biasanya menggunakan kamera video dan perisian TRACKER untuk mengkaji pergerakan objek tertentu dengan pelajar saya. Satu kesukaran yang kami alami adalah: objek yang bergerak dengan kecepatan yang relatif tinggi tampak kabur dalam bingkai video, yang memperkenalkan ketidakpastian dalam pengukuran yang dibuat dengan perisian. Kaedah dan instrumen yang paling biasa untuk kajian objek pada kelajuan yang relatif tinggi adalah berdasarkan kesan DOPPLER dan sensor optik yang digabungkan dengan kronograf.

Dalam INSTRUCTABLE sekarang saya mendekati kaedah eksperimen alternatif untuk mengukur kelajuan purata objek dengan penggunaan panel suria dan osiloskop. Ini berlaku dalam pelajaran makmal subjek Fizik (Mekanik Klasik), khususnya dalam topik: Kinematik pergerakan mekanik terjemahan. Kaedah yang dicadangkan dan aplikasi eksperimentalnya dapat digunakan dengan kuat untuk tugas eksperimen lain dalam disiplin Fizik untuk bukan lulusan dan siswazah. Ia mungkin juga digunakan dalam kursus sains lain di mana kandungannya dipelajari.

Sekiranya anda ingin memendekkan asas teori dan pergi terus ke pembinaan alat eksperimen, bagaimana melakukan pengukuran, bahan yang diperlukan dan gambar reka bentuk saya, sila terus ke langkah 6.

Langkah 1: Beberapa Teori:

"Kelajuan" dikenali sebagai jarak yang dilalui oleh objek dalam selang waktu tertentu. Kelajuan adalah kuantiti skalar, iaitu besarnya vektor halaju yang juga memerlukan arah perubahan posisi. Kita akan bercakap dalam INSTRUCTABLE ini untuk mengukur kelajuan, tetapi kita akan benar-benar mengukur kelajuan purata.

Langkah 2: Mengukur Kelajuan Dengan Panel Suria?

Panel suria adalah peranti yang beroperasi berdasarkan prinsip kesan fotolistrik dan yang fungsi utamanya adalah untuk mengedarkan arus elektrik di litar di mana ia digunakan. Sebagai contoh, panel solar digunakan untuk mengendalikan jam tangan jenis tertentu, mengecas bateri dari semua jenis, juga dalam sistem penjanaan AC untuk rangkaian awam dan di rumah. Aplikasi banyak, harganya di pasaran semakin menarik dan menyumbang kepada pembangunan lestari yang hebat.

Oleh kerana perkembangan teknologi ini telah kami alami, kami dapati di banyak peranti, contohnya, yang saya tunjukkan diekstrak dari lampu suluh murah yang saya simpan dan kini mempunyai penggunaan baru.

Prinsipnya adalah asas. Apabila cahaya diproyeksikan di atas panel, ia menyebabkan perbezaan pada potensi elektrik (voltan) di terminal. Apabila voltmeter disambungkan, ini dapat disahkan dengan mudah. Perbezaan potensi ini bertanggungjawab untuk peredaran arus elektrik apabila peranti pengguna disambungkan, misalnya, rintangan elektrik. Bergantung pada "impedans" litar dan ciri panel, ia akan beredar arus lebih kurang. Sehubungan dengan arus ini, penurunan voltan akan dialami di terminal panel suria setelah pengguna disambungkan, tetapi jika impedans tetap berterusan, voltan juga tetap tetap selagi ciri-ciri pencahayaan juga ada. Voltmeters pada amnya mempunyai impedans yang tinggi sehingga voltan yang akan diukur dengannya sangat sedikit. Tetapi apa yang berlaku jika pencahayaan berubah ?, begitu juga voltan dan ini adalah pemboleh ubah yang akan kita gunakan.

Meringkaskan:

• Panel solar apabila diterangi menunjukkan voltan pada terminalnya yang dapat diukur dengan voltmeter.

• Voltan tidak berubah jika impedans litar dan ciri-ciri pencahayaan tetap berterusan (mesti berada dalam spektrum sensitif panel agar kesan fotolistrik berlaku).

• Sebarang perubahan dalam pencahayaan akan menyebabkan variasi voltan, pemboleh ubah yang akan digunakan kemudian untuk mendapatkan halaju objek dalam eksperimen.

Berdasarkan ajaran sebelumnya, idea berikut dapat dirumuskan:

Bayangan objek yang diproyeksikan, bergerak pada panel suria akan menyebabkan penurunan voltan terminalnya. Masa yang diperlukan untuk penurunan dapat digunakan untuk menghitung kelajuan rata-rata pergerakan objek itu.

Langkah 3: Eksperimen Awal

Dalam video sebelumnya, prinsip-prinsip yang menjadi asas idea sebelumnya ditunjukkan secara eksperimen.

Gambar menunjukkan masa berlakunya variasi voltan yang digambarkan oleh osiloskop. Dengan mengkonfigurasi fungsi pemicu dengan betul, anda dapat memperoleh grafik yang dapat kita mengukur masa berlalu selama variasi. Dalam demonstrasi, variasinya sekitar 29.60ms.

Sebenarnya, draf papan hitam dalam eksperimen bukan objek titik, ia mempunyai dimensi. Hujung kiri pemadam mula memproyeksikan bayangannya pada panel suria dan akibatnya mula menurunkan voltan ke nilai minimum. Apabila pemadam bergerak dan panel mula ditemui semula, peningkatan voltan dapat dilihat. Jumlah masa yang diukur sesuai dengan masa yang diperlukan untuk unjuran bayangan untuk mengembara ke seluruh panel. Sekiranya kita mengukur panjang objek (yang harus sama dengan unjuran bayangannya jika kita mengambil perhatian tertentu) kita menambahkannya dengan panjang zon aktif panel dan membaginya antara masa variasi voltan berlangsung, maka kita akan memperoleh purata kelajuan objek itu. Apabila panjang objek untuk mengukur kelajuannya secara kuantitatif lebih tinggi daripada zon aktif panel, panel dapat dianggap sebagai objek titik tanpa memperkenalkan kesalahan penting dalam pengukuran (ini bermaksud tidak menambahkan panjangnya ke panjang objek).

Mari buat beberapa pengiraan (lihat gambar)

Langkah 4: Untuk Menerapkan Kaedah Ini Beberapa Langkah berjaga-jaga mesti diambil kira

• Panel solar mesti diterangi oleh sumber cahaya yang disediakan dalam reka bentuk eksperimen, mengelakkan sejauh mungkin sumber cahaya lain yang mempengaruhinya.

• Sinar cahaya mesti menyerang tegak lurus dengan permukaan panel suria.

• Objek mesti memproyeksikan bayangan yang jelas.

• Permukaan panel dan satah yang mengandungi arah pergerakan mestilah selari.

Langkah 5: Latihan Khas

Tentukan kelajuan bola jatuh dari ketinggian 1m, pertimbangkan cero halaju inicial.

Sekiranya bola jatuh pada jatuh bebas sangat mudah: lihat gambar

Dalam keadaan sebenar nilai sebelumnya mungkin lebih rendah kerana tindakan geseran dengan udara. Mari kita tentukan secara eksperimen.

Langkah 6: Reka Bentuk, Pembinaan dan Pelaksanaan Eksperimen:

• Pasangkan tiub plastik ke kawasan aktif panel solar. • Pateri baru menyambung ke terminal panel suria supaya kenalan palsu dielakkan.

• Buat sokongan untuk pemasangan tiub panel suria sehingga dapat dipegang secara mendatar.

• Letakkan lampu suluh atau sumber cahaya lain pada sokongan lain sehingga unjuran cahaya yang dipancarkan menyentuh panel solar secara tegak lurus.

• Periksa dengan multimeter bahawa apabila cahaya memukul panel suria, nilai voltan malar lebih besar daripada sifar direkodkan.

• Letakkan pemasangan tiub panel surya di bahagian depan tanglung, meninggalkan jarak yang lebih besar daripada objek yang laju yang ingin anda ukur. Cuba jauhkan sejauh mungkin sumber cahaya (lampu suluh) dari panel solar. Sekiranya cahaya tanglung dibuat oleh satu lampu, lebih baik.

• Ukur dari pusat panel suria dan jarak satu meter ke atas dan tandakan pada batang, dinding atau sejenisnya.

• Sambungkan probe osiloskop ke terminal panel suria, dengan menghormati polaritas.

• Tetapkan pilihan TRIGGER dengan betul pada osiloskop, sehingga semua variasi voltan dapat direkam semasa berlalunya bayangan pada panel. Dalam kes saya, pembahagian masa berada dalam 5ms dan bahagian voltan dalam skala adalah 500mv. Garis voltan sifar harus disesuaikan ke bawah sehingga semua variasi sesuai. Ambang pencetus diletakkan tepat di bawah voltan malar awal.

• Ukur panjang objek dan zon aktif panel, tambahkan mereka dan tuliskan untuk pengiraan kelajuan.

• Jatuhkan badan dari ketinggian 1m sehingga bayangannya mengganggu pancaran cahaya yang diproyeksikan oleh tanglung.

• Ukur masa variasi voltan dengan kursor osiloskop pada skala masa.

• Bahagikan jumlah panjang yang dibuat sebelumnya antara masa yang diukur dalam osiloskop.

• Bandingkan nilai dengan pengiraan teoritis dan sampai pada kesimpulan (mengambil kira kemungkinan faktor yang memperkenalkan kesalahan dalam pengukuran).

Hasil yang diperoleh: lihat gambar

Langkah 7: Beberapa Nota Eksperimen:

• Hasil yang diperoleh nampaknya betul sesuai dengan teori.

• Objek yang dipilih untuk eksperimen ini tidak sesuai, saya merancang untuk mengulanginya dengan yang lain yang dapat memproyeksikan bayangan yang lebih jelas dan simetri untuk mengelakkan kemungkinan putaran pada musim gugur.

• Sangat sesuai untuk meletakkan tiub panel dan tanglung di atas meja yang berasingan, meninggalkan ruang kosong ke bawah.

• Eksperimen harus diulang beberapa kali, berusaha untuk mengawal kemungkinan penyebab kesalahan dalam pengukuran dan kaedah statistik harus digunakan untuk mendapatkan hasil yang lebih dipercayai.

Cadangan bahan dan instrumen untuk projek ini: Walaupun saya percaya bahawa osiloskop digital, sumber cahaya dan panel solar boleh berfungsi, berikut adalah yang saya gunakan.

PERHATIAN OSCILLOSCOPE

PANEL SOLAR

TORCH

Semua bahan dan alat yang digunakan dalam projek saya boleh dibeli melalui Ebay. Sekiranya anda mengklik pada pautan berikut dan membuat pembelian, anda akan menyumbang untuk mendapatkan komisen kecil.

EBAY.com

Saya akan menunggu komen, soalan dan cadangan anda.

Terima kasih dan ikuti projek seterusnya.