SOLAR PANEL TACHOMETER: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ინსტრუქციაში "მზის პანელი, როგორც ჩრდილის მაძიებელი", წარმოდგენილი იყო ექსპერიმენტული მეთოდი, რათა დადგინდეს ობიექტის სიჩქარე მისი ჩრდილის პროექციიდან მზის პანელზე. შესაძლებელია თუ არა ამ მეთოდის ზოგიერთი ვარიანტის გამოყენება მბრუნავი ობიექტების შესასწავლად? დიახ, შესაძლებელია. შემდეგი, წარმოდგენილი იქნება მარტივი ექსპერიმენტული აპარატი, რომელიც შესაძლებელს გახდის ობიექტის ბრუნვის პერიოდისა და სიხშირის გაზომვას. ეს ექსპერიმენტული აპარატი შეიძლება გამოყენებულ იქნას საგნის "ფიზიკა: კლასიკური მექანიკა" შესწავლისას, კერძოდ თემის "ხისტი ობიექტების ბრუნვის" შესწავლისას. ის პოტენციურად გამოსადეგია ბაკალავრიატის და მაგისტრატურის სტუდენტებისთვის, ექსპერიმენტული დემონსტრაციების ან ლაბორატორიული გაკვეთილების დროს.

ნაბიჯი 1: რამდენიმე თეორიული შენიშვნა

როდესაც მყარი ობიექტი ბრუნავს ღერძის გარშემო, მისი ნაწილები აღწერს გარშემოწერილობას, რომელიც კონცენტრირებულია ამ ღერძზე. იმ პერიოდს, რომელიც ერთ -ერთ მხარეს სჭირდება წრეწირის დასრულებისთვის, ბრუნვის პერიოდი ეწოდება. პერიოდი და სიხშირე ორმხრივი სიდიდეა. ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში პერიოდი მოცემულია წამებში (წამებში) და სიხშირე ჰერცში (ჰც). ბრუნვის სიხშირის გასაზომად ზოგიერთი ინსტრუმენტი იძლევა მნიშვნელობას რევოლუციებში წუთში (rpm). Hz– დან rpm– ზე გადასაყვანად, უბრალოდ გაამრავლეთ მნიშვნელობა 60 – ით და მიიღებთ rpm– ს.

ნაბიჯი 2: მასალები და ინსტრუმენტები

• მცირე მზის პანელი (100 მმ * 28 მმ)

• LED ფანარი

• ამრეკლავი წებოვანი ლენტი

• შავი ელექტრული ლენტი

• ელექტრო კაბელი

• Საკაბელო კავშირები

• ცხელი სილიკონის იარაღი

• შედუღების რკინა და კალის

• ხის სამი ნაჭერი (45 მმ * 20 მმ * 10 მმ)

• ციფრული ოსცილოსკოპი თავისი ზონდით

• მბრუნავი ობიექტი, რომლის გასაზომად გსურთ მისი ბრუნვის სიხშირე

ნაბიჯი 3: მუშაობის პრინციპი

როდესაც სინათლე ხვდება ობიექტს, ერთი ნაწილი შეიწოვება და მეორე აისახება. ზედაპირის მახასიათებლებისა და ობიექტის ფერის მიხედვით, ეს ასახული შუქი შეიძლება მეტ -ნაკლებად ინტენსიური იყოს. თუ ზედაპირის ნაწილის მახასიათებლები თვითნებურად შეიცვლება, ვთქვათ მისი შეღებვით ან ვერცხლის ან შავ წებოვან ლენტზე მიმაგრებით, ჩვენ შეგნებულად შეიძლება გამოიწვიოს ამ მხარეში ასახული სინათლის ინტენსივობის ცვლილება. აქ ჩვენ არ ვაკეთებთ "ჩრდილების თვალთვალს", მაგრამ ჩვენ ვიწვევთ ცვლილებას ასახული განათების მახასიათებლებში. თუ ბრუნვისას ობიექტი განათებულია სინათლის წყაროსთან და მზის პანელი სწორად არის განთავსებული, ისე რომ ასახული შუქის ნაწილი დაეცემა მასზე, ძაბვა უნდა გამოჩნდეს მის ტერმინალებზე. ეს ძაბვა პირდაპირ კავშირშია სინათლის ინტენსივობასთან. თუ ჩვენ ვცვლით ზედაპირს, აისახება სინათლის ინტენსივობა და მასთან ერთად პანელის ძაბვა. ეს პანელი შეიძლება იყოს დაკავშირებული ოსცილოსკოპთან და დაადგინოს ძაბვის ვარიაციები დროთან მიმართებაში. თუ ჩვენ შეგვიძლია გამოვყოთ მრუდის თანმიმდევრული და განმეორებითი ცვლილება, გავზომოთ დროის გამეორება, ჩვენ განვსაზღვრავთ ბრუნვის პერიოდს და მასთან ერთად, ბრუნვის სიხშირეს არაპირდაპირ თუ გამოვთვლით. ზოგიერთ ოსცილოსკოპს შეუძლია ამ ღირებულებების ავტომატურად გამოთვლა, მაგრამ სწავლების თვალსაზრისით, სტუდენტებისთვის ნაყოფიერია მისი გამოთვლა. ამ ექსპერიმენტული აქტივობის გასამარტივებლად ჩვენ შეგვიძლია თავდაპირველად გამოვიყენოთ ობიექტები, რომლებიც ბრუნავს მუდმივი rpm- ზე და სასურველია სიმეტრიულია ბრუნვის ღერძთან მიმართებაში.

შეჯამება:

1. ობიექტი, რომელიც მუდმივად ბრუნავს, ირეკლავს მასზე დაცემულ სინათლეს.

2. მბრუნავი ობიექტის მიერ ასახული სინათლის ინტენსივობა დამოკიდებულია ფერიზე და მისი ზედაპირის მახასიათებლებზე.

3. ძაბვა, რომელიც ჩნდება მზის პანელზე, დამოკიდებულია ასახული სინათლის ინტენსივობაზე.

4. თუ ზედაპირის ნაწილის მახასიათებლები განზრახ შეიცვლება, ამ ნაწილში ასახული სინათლის მანათობელი ინტენსივობაც შეიცვლება და მასთან ერთად ძაბვა მზის პანელში.

5. ბრუნვის დროს ობიექტის პერიოდი შეიძლება განისაზღვროს ძაბვისა და ქცევის იდენტური მნიშვნელობებით ორ წერტილს შორის გასული დროის გაზომვით ოსცილოსკოპის დახმარებით.

ნაბიჯი 4: ექსპერიმენტის დიზაინი, მშენებლობა და განხორციელება

1. შეაერთეთ ორი ელექტრული გამტარებელი მზის პანელზე. 2. დაფარეთ ელექტრული კონტაქტები პანელზე ცხელი სილიკონით, რათა თავიდან აიცილოთ მოკლე ჩართვა.

3. ააშენეთ ხის საყრდენი ცხელი სილიკონის ან სხვა წებოს შეაერთეთ ხის სამი ნაჭერი, როგორც ჩანს სურათზე.

4. მიამაგრეთ მზის პანელი ხის საყრდენზე ცხელი სილიკონით, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე.

5. მიამაგრეთ ფარანი ხის საყრდენზე, როგორც სურათზეა ნაჩვენები და მიამაგრეთ იგი პლასტიკური კავშირებით.

6. მიამაგრეთ პანელის ელექტრული გამტარები სხვა საყრდენით ხის საყრდენზე.

7. ჩასვით ობიექტზე, რომლის შესწავლაც გსურთ შავი ლენტის შემსრულებელი და შემდეგ ვერცხლისფერი ბენდი, როგორც სურათზე ჩანს.

8. დაიწყეთ იმ ობიექტის ბრუნვა, რომლის შესწავლაც გსურთ.

9. შეაერთეთ ოსცილოსკოპის ზონდი სწორად მზის პანელის გამტარებთან.

10. სწორად დააყენეთ თქვენი ოსცილოსკოპი. ჩემს შემთხვევაში ძაბვის განყოფილებები იყო 500 მვ, ხოლო დრო - 25 მმ (ეს დამოკიდებული იქნება ობიექტის ბრუნვის სიჩქარეზე).

11. განათავსეთ ექსპერიმენტული აპარატი, რომელიც ახლახან ააწყვეთ იმ პოზიციაში, სადაც სინათლის სხივები აისახება ზედაპირზე, რომელიც ბრუნავს და ეცემა მზის პანელს (დაეხმარე იმას, რასაც ხედავ ოსცილოსკოპში, რომ მიიღოთ მრუდი უფრო გამოხატული ცვლილებებით).

12. შეინახეთ ექსპერიმენტული აპარატი სათანადო მდგომარეობაში დაფიქსირებული რამდენიმე წამის განმავლობაში, რომ ნახოთ თუ არა მრუდის შედეგები უცვლელი.

13. გააჩერეთ ოსცილოსკოპი და გააანალიზეთ მრუდი, რათა დადგინდეს რომელი პოზიციები შეესაბამება შავ ლენტს და რომელი ვერცხლის ფირზე. ჩემს შემთხვევაში, რადგან ელექტროძრავა, რომელიც მე შევისწავლე, იყო ოქროსფერი, ლენტით გამოწვეული ცვლილებები უფრო შესამჩნევი გახდა.

14. ოსცილოსკოპის კურსორების გამოყენებით გაზომეთ გასული დრო წერტილებს შორის ფაზის თანასწორობით, ჯერ ფირზე და შემდეგ ვერცხლის ლენტზე და შეადარეთ ისინი (ისინი ერთნაირი უნდა იყოს).

15. თუ თქვენი ოსცილოსკოპი ავტომატურად არ ითვლის პერიოდის შებრუნებას (სიხშირე), გააკეთეთ ეს. შეგიძლიათ გაამრავლოთ წინა მნიშვნელობა 60 -ით და ამით მიიღოთ rpm.

16. თუ თქვენ გაქვთ მნიშვნელობა kv ან რევოლუციები ვოლტზე (იმ შემთხვევაში, თუ ეს არის ძრავა, რომელიც გთავაზობთ ამ მახასიათებლებს) გამრავლეთ kv მნიშვნელობა შეყვანის ძაბვაზე, შეადარეთ შედეგი თქვენს მიერ ექსპერიმენტის დროს მიღებულს და მიაღწიეთ დასკვნები.

ნაბიჯი 5: ზოგიერთი საბოლოო შენიშვნა და რეკომენდაცია

• მოსახერხებელია თავდაპირველად შეამოწმოთ თქვენი ოსცილოსკოპის დაკალიბრების სტატუსი სანდო შედეგების მისაღებად (გამოიყენეთ ოსცილოსკოპის მიერ შემოთავაზებული კალიბრაციის სიგნალი, რომელიც ზოგადად არის 1 კჰც).
• სწორად შეცვალეთ თქვენი ოსცილოსკოპის ზონდი. თქვენ უნდა ნახოთ მართკუთხა იმპულსები, რომლებიც არ არის დეფორმირებული, თუ იყენებთ თავად ოსცილოსკოპის მიერ წარმოქმნილ სიგნალს (იხ. სურათი).
• გამოიკვლიეთ ელექტრული რეაგირების დრო თქვენი მზის პანელის მწარმოებელთან (მონაცემთა ცხრილი). ჩემს შემთხვევაში ის გაცილებით დაბალი იყო ვიდრე ელექტროძრავის ბრუნვის პერიოდი, რომელიც მე შევისწავლე, ამიტომ არ გავითვალისწინე მისი გავლენა ჩემს მიერ განხორციელებულ გაზომვებზე.
• შეადარეთ ამ მეთოდით მიღებული შედეგები კომერციული ინსტრუმენტის მიერ მიღებულ შედეგებს და განიხილეთ ორივეს დადებითი და უარყოფითი მხარეები.

როგორც ყოველთვის, ყურადღებით ვიქნები თქვენი წინადადებების, კომენტარების და კითხვების მიმართ. წარმატებებს გისურვებთ და გააგრძელეთ ჩემი მომავალი პროექტები!

მეორე ადგილი საკლასო მეცნიერების კონკურსში