Erneuerbare Energien: Sonne

Betrieb einer LED mit Solarenergie

Prinzip Eine rote Leuchtdiode benötigt etwa 2 V- als Versorgungsspannung, sie kann also nicht mit einer einzelnen Solarzelle betrieben werden. Der Gerätesatz enthält eine Solarbatterie, die die erforderliche Spannung liefert. Der Versuch soll verdeutlichen, wie man einzelne Solarzellen so kombinieren kann, dass sie dieselbe Spannung wie die Solarbatterie erzeugen: Sie werden in Reihe geschaltet, sodass sich ihre Spannungen addieren können. Dasselbe Prinzip nutzt die Solarbatterie. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Betrieb einer LED mit Solarenergie mit ADM3

Prinzip Kleine Fotovoltaikanlagen können direkt zur Versorgung kleiner Geräte oder zur Beleuchtung genutzt werden. Dafür sind im Allgemeinen höhere Spannungen erforderlich als eine Zelle liefern kann. Mehrere Zellen müssen daher in Reihe geschaltet werden. In Solarleuchten werden meistens LED`s verwendet. In diesem Versuch soll untersucht werden, welche Spannung erforderlich ist, um eine LED mit einer Solarzelle zum Leuchten zu bringen. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Der Treibhauseffekt mit ADM3

Prinzip In diesem Versuch wird eine schwarze Platte, die den Erdboden simuliert, mit Hilfe von Strahlungsenergie erwärmt. Durch die Abdeckung mit einer Plexiglasplatte im zweiten Teil des Versuches soll der Treibhauseffekt verdeutlicht werden. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Die Dunkelkennlinie einer Solarzelle

Prinzip Bei abgedunkelter Solarzelle wird die Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung gemessen.  Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Die Solarzelle

Die Solarzelle als Diode

Prinzip Die Schüler sollen das Verhalten einer unbeleuchteten Solarzelle kennenlernen. Dazu wird an die Solarzelle eine Gleichspannung angelegt und mit Hilfe einer Glühlampe untersucht, ob ein Strom fließt. Anschließend wird die Spannung umgepolt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Die Solarzelle als Diode mit ADM3

Prinzip Eine Solarzelle ist aus einer p-dotierten und einer n-dotierten Schicht aufgebaut. Bei Lichteinfall entstehen jeweils freie Ladungsträger, welche durch das elektrische Feld nach außen gedrängt werden und so eine Spannung erzeugen. Durch diesen Aufbau ist die Orientierung der Spannung eindeutig festgelegt, was den folgenden Versuch ermöglicht. In diesem Versuch wird eine Spannung an die abgedunkelte Solarzelle angelegt, um an einem einfachen Beispiel zu zeigen, dass die Solarzelle Eigenschaften einer Diode aufweist. In einem zusätzlichen Teilversuch kann dann noch die Dunkelkennlinie der Solarzelle ermittelt werden. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Einfluss der Beleuchtung auf Spannung und Stromstärke einer Solarzelle

Prinzip Bei der Erschließung alternativer, nicht fossiler Energiequellen spielt die Solarzelle eine wichtige Rolle. Sie wandelt unmittelbar Lichtenergie in elektrische Energie um. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen, ob sich die Entfernung der Lichtquelle auf die erzeugte Spannung und Stromstärke einer Solarzelle auswirkt. Das wesentliche Resultat dieses Versuches lautet, dass die Spannung relativ konstant bleibt, während die Stromstärke mit der Entfernung der Lichtquelle stark abnimmt. Im Versuch wird die Beleuchtung durch den Abstand der Solarzelle zur Lichtquelle verändert. Stromstärke und Spannung der Solarzelle werden gemessen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Einfluss der Fläche einer Solarzelle auf Spannung und Stromstärke

Prinzip Im Versuch wird die Fläche der Solarzelle mit einer schwarzen Pappe abgedeckt. Stromstärke und Spannung der Solarzelle werden gemessen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Einfluss der Oberfläche auf die Absorption von Solarenergie

Prinzip In diesem Versuch wird das weiße Zelt in der Wüste durch eine weiße Absorberplatte, die 5 Minuten von einer Halogenlampe beschienen wird, simuliert. Die Temperaturdifferenz vor und nach der Bestrahlung wird mit der einer schwarzen Absorberplatte verglichen. Daraus ergibt sich, dass die weiße Platte weniger Solarenergie aufnimmt und sich somit weniger aufheizt. Dieses Ergebnis soll von den Schülern auf praktische Beispiele, wie das weiße Zelt der Beduinen und die schwarze Haut des Eisbären, übertragen werden.  Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Stabiler Versuchsaufbau durch Einsatz der optischen Bank

Einfluss der Oberfläche auf die Absorption von Solarenergie mit ADM3

Prinzip Das Erwärmen eines Körpers im Sonnenlicht ist von seiner Oberflächenfarbe abhängig. Eine schwarze und eine weiße Platte werden nebeneinander auf die Tafel gesetzt und mit einer Reflektorlampe beleuchtet. Temperaturmessung an beiden Platten zeigt schon nach kurzer Zeit einen deutlichen Unterschied im Absorptionsverhalten beider Platten. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Einfluss der Position des Absorbers in der Parabolrinne auf die Erwärmung

Prinzip Dieser Versuch verdeutlicht, wie stark eine genaue Ausrichtung des Reagenzglas und der Parabolrinne das Erwärmen des Wassers im Reagenzglas beeinflusst. Bereits kleine Abweichungen vom Brennpunkt resultiert in einer deutlich schwächeren Erwärmung. Die genaue Ausrichtung ist in größeren Anlagen wichtig, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad in der Erwärmung zu erlangen. Dieses Prinzip wird auch bei Solarkochern zum Zubereiten von Speisen genutzt. In diesem Fall muss sich der Topf im Brennpunkt des Spiegels befinden, um eine schnelle Erwärmung beziehungsweise einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Diese Versuche sollen die Auswirkungen der genauen Positionierung eines Absorbers in einer Parabolrinne verdeutlichen. Es werden zwei Messreihen für den Temperaturverlauf erstellt und miteinander verglichen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")