SOLAR PANEL როგორც ჩრდილების მაძიებელი: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

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

ფუნდამენტური სიდიდე ფიზიკაში და სხვა მეცნიერებებში მექანიკური მოძრაობის აღსაწერად არის სიჩქარე. მისი გაზომვა იყო განმეორებადი აქტივობა ექსპერიმენტულ კლასებში. მე ჩვეულებრივ ვიყენებ ვიდეოკამერას და TRACKER პროგრამულ უზრუნველყოფას, რომ შევისწავლო ჩემი მოსწავლეების გარკვეული საგნების მოძრაობა. ერთი სირთულე, რაც ჩვენ განვიცადეთ არის: ობიექტები, რომლებიც მოძრაობენ შედარებით მაღალი სიჩქარით, ბუნდოვანი ჩანს ვიდეო ჩარჩოებში, რაც გაურკვევლობას იწვევს პროგრამული უზრუნველყოფის გაზომვებში. ობიექტების შედარებით მაღალი სიჩქარით შესწავლის ყველაზე გავრცელებული მეთოდები და ინსტრუმენტები ეფუძნება DOPPLER ეფექტს და ოპტიკურ სენსორებს ქრონოგრაფთან ერთად.

წინამდებარე ინსტრუქციაში მივდივარ ალტერნატიულ ექსპერიმენტულ მეთოდთან, რათა გავზომო ობიექტის საშუალო სიჩქარე მზის პანელისა და ოსცილოსკოპის გამოყენებით. ის გამოიყენება ფიზიკის (კლასიკური მექანიკა) საგნის ლაბორატორიულ გაკვეთილებზე, კერძოდ თემაზე: თარგმანის მექანიკური მოძრაობის კინემატიკა. შემოთავაზებული მეთოდი და მისი ექსპერიმენტული გამოყენება ძალზედ გამოიყენება სხვა ექსპერიმენტულ ამოცანებზე ფიზიკის დისციპლინის ფარგლებში, კურსდამთავრებულებისა და კურსდამთავრებულებისთვის. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა მეცნიერების კურსებზეც, სადაც ეს შინაარსია შესწავლილი.

თუ გსურთ თეორიული საფუძვლების შემცირება და უშუალოდ ექსპერიმენტული აპარატის კონსტრუქციაზე გადასვლა, როგორ შეასრულოთ გაზომვები, საჭირო მასალები და ჩემი დიზაინის სურათები, გთხოვთ პირდაპირ გადადით მე –6 საფეხურზე.

ნაბიჯი 1: ზოგიერთი თეორია:

"სიჩქარე" ცნობილია როგორც ობიექტის მიერ გავლილი მანძილი გარკვეული დროის ინტერვალში. სიჩქარე არის სკალარული სიდიდე, ეს არის სიჩქარის ვექტორის სიდიდე, რომელიც ასევე მოითხოვს მიმართულებას, რომელშიც ხდება ცვლილებები. ჩვენ ვისაუბრებთ ამ ინსტრუქციაში სიჩქარის გასაზომად, მაგრამ ჩვენ ნამდვილად გავზომოთ საშუალო სიჩქარე.

ნაბიჯი 2: სიჩქარის გაზომვა მზის პანელით?

მზის პანელები არის მოწყობილობები, რომლებიც მოქმედებენ ფოტოელექტრული ეფექტის პრინციპით და რომელთა ძირითადი ფუნქციაა ელექტრული დენის მიმოქცევა იმ სქემებში, რომლებშიც ისინი გამოიყენება. მაგალითად, მზის პანელები გამოიყენება გარკვეული ტიპის საათების მუშაობისთვის, ყველა სახის ბატარეის დასატენად, ასევე AC თაობის სისტემებში საზოგადოებრივი ქსელისთვის და სახლებში. პროგრამები ბევრია, მისი ფასი ბაზარზე სულ უფრო მიმზიდველია და ხელს უწყობს მდგრად განვითარებას, რაც დიდია.

ამ ტექნოლოგიის განვითარების გამო, ჩვენ მას ბევრ მოწყობილობაში ვხვდებით, მაგალითად, ის, რასაც მე ვაჩვენებ, ამოღებულია იაფი ფანარიდან, რომელიც შევინახე და ახლა უკვე ახალი გამოყენებაა.

პრინციპი არის ძირითადი. როდესაც სინათლე გამოჩნდება პანელზე, ის იწვევს განსხვავებას ელექტრული პოტენციალში (ძაბვაში) მის ტერმინალებში. როდესაც ვოლტმეტრი უკავშირდება, ეს ადვილად შემოწმდება. პოტენციალის ეს განსხვავება პასუხისმგებელია ელექტრული დენის მიმოქცევაზე, როდესაც სამომხმარებლო მოწყობილობა არის დაკავშირებული, მაგალითად, ელექტრული წინააღმდეგობა. მიკროსქემის "წინაღობის" და პანელის მახასიათებლების გათვალისწინებით, ის მეტ -ნაკლებად დინებას მოახდენს. ამ დენთან მიმართებაში, ძაბვის ვარდნა შეინიშნება მზის პანელის ტერმინალებზე მას შემდეგ, რაც მომხმარებელი დაუკავშირდება მომხმარებელს, მაგრამ თუ წინაღობა მუდმივია, ძაბვა ასევე უცვლელი რჩება მანამ, სანამ არის განათების მახასიათებლები. ვოლტმეტრებს ზოგადად აქვთ მაღალი წინაღობა, ამიტომ ისინი ძალიან მცირე გავლენას მოახდენენ მათზე იზომებულ ძაბვაზე. მაგრამ რა მოხდება, თუ განათება შეიცვლება?, ასევე შეიცვლება ძაბვა და ეს არის ცვლადი, რომელსაც ჩვენ გამოვიყენებთ.

შეჯამება:

• მზის პანელი განათებისას აჩვენებს ძაბვას მის ტერმინალებზე, რომლის გაზომვა შესაძლებელია ვოლტმეტრით.

• ძაბვა არ იცვლება, თუ მიკროსქემის წინაღობა და განათების მახასიათებლები შენარჩუნებულია მუდმივი (უნდა იყოს პანელის მგრძნობიარე სპექტრში, რათა მოხდეს ელექტროელექტრული ეფექტი).

• განათების ნებისმიერი ცვლილება გამოიწვევს ძაბვის ცვალებადობას, ცვლადს, რომელიც მოგვიანებით გამოყენებული იქნება ექსპერიმენტებში ობიექტების სიჩქარის მისაღებად.

წინა მცნებების საფუძველზე შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგი იდეა:

ობიექტის დაგეგმილი ჩრდილი, მზის პანელზე მოძრაობა გამოიწვევს მისი ტერმინალური ძაბვის შემცირებას. შემცირებისთვის საჭირო დრო შეიძლება გამოყენებულ იქნას საშუალო სიჩქარის გამოსათვლელად, რომლითაც ეს ობიექტი მოძრაობს.

ნაბიჯი 3: საწყისი ექსპერიმენტი

წინა ვიდეოში ექსპერიმენტულად არის ნაჩვენები პრინციპები, რომლებზედაც დაფუძნებულია წინა იდეა.

სურათი გვიჩვენებს ძაბვის ცვალებადობის დროს, რომელიც შედგენილია ოსცილოსკოპით. ტრიგერის ფუნქციის სწორად კონფიგურაციით შეგიძლიათ მიიღოთ გრაფიკი, რომლისთვისაც ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ ცვალებადობის დროს გასული დრო. დემონსტრაციაში ვარიაცია იყო დაახლოებით 29.60 მმ.

სინამდვილეში, ექსპერიმენტში დაფის მონახაზი არ არის წერტილოვანი ობიექტი, მას აქვს ზომები. საშლელის მარცხენა ბოლო იწყებს თავისი ჩრდილის პროექციას მზის პანელზე და შესაბამისად იწყებს ძაბვის შემცირებას მინიმალურ მნიშვნელობამდე. როდესაც საშლელი შორდება და პანელი კვლავ იწყებს აღმოჩენას, ვლინდება ძაბვის ზრდა. მთლიანი გაზომილი დრო შეესაბამება იმ დროს, რაც დასჭირდა ჩრდილის პროექციას მთლიანი პანელის გასავლელად. თუ გავზომავთ ობიექტის სიგრძეს (რომელიც უდრის მისი ჩრდილის პროექციას, თუკი ვიზრუნებთ) ჩვენ დავამატებთ მას პანელის აქტიური ზონის სიგრძესთან და ვყოფთ ძაბვის ცვალებადობის დროს. მაშინ ჩვენ მივიღებთ ამ ობიექტის სიჩქარის საშუალო მაჩვენებელს. როდესაც ობიექტის სიგრძე მისი სიჩქარის გასაზომად არის რაოდენობრივად უფრო მაღალი ვიდრე პანელის აქტიური ზონა, პანელი შეიძლება ჩაითვალოს წერტილოვან ობიექტად გაზომვებში შესამჩნევი შეცდომის შემოღების გარეშე (ეს ნიშნავს, რომ არ დაამატოთ მისი სიგრძე ობიექტის სიგრძეზე) რა

მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები (იხ. სურათი)

ნაბიჯი 4: ამ მეთოდის გამოსაყენებლად საჭიროა გარკვეული სიფრთხილის ზომების გათვალისწინება

• მზის პანელი უნდა იყოს განათებული ექსპერიმენტულ დიზაინში მოცემული სინათლის წყლით, რაც შეიძლება თავიდან აიცილოთ მასზე გავლენის მოხდენის სხვა სინათლის წყაროები.

• სინათლის სხივები უნდა მოხვდეს მზის პანელის ზედაპირზე პერპენდიკულარულად.

• ობიექტმა უნდა გამოიტანოს კარგად განსაზღვრული ჩრდილი.

• პანელის ზედაპირი და მოძრაობის მიმართულების შემცველი სიბრტყე უნდა იყოს პარალელური.

ნაბიჯი 5: ტიპიური ვარჯიში

განსაზღვრეთ 1 მ სიმაღლიდან ჩამოვარდნილი ბურთის სიჩქარე, განიხილეთ პირველი სიჩქარე cero.

თუ ბურთი ეცემა თავისუფალ დაცემაში ეს ძალიან მარტივია: იხილეთ სურათი

რეალურ პირობებში წინა ღირებულება შეიძლება იყოს დაბალი ჰაერთან ხახუნის მოქმედების გამო. მოდით განვსაზღვროთ ის ექსპერიმენტულად.

ნაბიჯი 6: ექსპერიმენტის დიზაინი, მშენებლობა და განხორციელება:

• მიამაგრეთ პლასტიკური მილი მზის პანელის აქტიურ არეზე. • შეაერთეთ ახალი მიწოდება მზის პანელის ტერმინალებთან, რათა თავიდან იქნას აცილებული ცრუ კონტაქტები.

• შექმენით საყრდენი მზის პანელ-მილის შესაქმნელად ისე, რომ ის ჰორიზონტალურად იყოს გამართული.

• განათავსეთ ფანარი ან სხვა სინათლის წყარო სხვა საყრდენზე ისე, რომ გამოსხივებული სინათლის პროექცია მზის პანელზე მოხვდეს პერპენდიკულარულად.

• მულტიმეტრით შეამოწმეთ, რომ როდესაც მზის პანელზე სინათლე მოხვდება, დაფიქსირდება ნულზე მეტი ძაბვის მუდმივი მნიშვნელობა.

• განათავსეთ მზის პანელი-მილის ფარანი ფარნის წინა ნაწილზე, დატოვეთ უფრო დიდი კლირენსი ვიდრე ობიექტი, რომლის სიჩქარის გაზომვა გსურთ. შეეცადეთ მაქსიმალურად შეინახოთ მზის პანელიდან სინათლის წყარო (ფანარი). თუ ფარნის შუქი იქმნება ერთი led– ით, მით უკეთესი.

• გაზომეთ მზის პანელის ცენტრიდან და ზემოთ ერთი მეტრის მანძილი და მონიშნეთ იგი ღეროში, კედელში ან მსგავსში.

• შეაერთეთ ოსცილოსკოპის ზონდი მზის პანელის ტერმინალებთან, პოლარობის დაცვით.

• სწორად დააყენეთ TRIGGER ვარიანტი ოსცილოსკოპზე, ისე რომ ძაბვის ყველა ცვალებადობა დაფიქსირდეს პანელზე ჩრდილის გავლისას. ჩემს შემთხვევაში დროის განყოფილებები იყო 5ms და ძაბვის დანაყოფები მასშტაბში იყო 500mv. ნულოვანი ძაბვის ხაზი უნდა იყოს მორგებული ქვევით ისე, რომ ყველა ვარიაცია მოერგოს. ტრიგერის ბარიერი მოთავსებული იყო საწყის მუდმივ ძაბვის ქვემოთ.

• გაზომეთ ობიექტის სიგრძე და პანელის აქტიური ზონა, დაამატეთ ისინი და ჩამოწერეთ სიჩქარის გამოსათვლელად.

• ჩამოაგდეთ სხეული 1 მ სიმაღლიდან ისე, რომ მისი ჩრდილი წყვეტს ფარნის მიერ დაპროექტებულ სინათლის სხივს.

• გაზომეთ ძაბვის ცვალებადობის დრო ოსცილოსკოპის კურსორებით დროის მასშტაბით.

• გაყავით ადრე გაკეთებული სიგრძეების ჯამი ოსცილოსკოპში გაზომულ დროს შორის.

• შეადარეთ მნიშვნელობა თეორიულ გამოთვლებს და გამოიტანეთ დასკვნები (გაითვალისწინეთ შესაძლო ფაქტორები, რომლებიც წარმოადგენენ შეცდომებს გაზომვაში).

მიღებული შედეგები: იხ. სურათი

ნაბიჯი 7: ექსპერიმენტის ზოგიერთი შენიშვნა:

• მიღებული შედეგები, როგორც ჩანს, სწორია თეორიასთან შესაბამისობაში.

• ამ ექსპერიმენტისთვის შერჩეული ობიექტი არ არის იდეალური, ვგეგმავ გავიმეორო ის სხვებთან ერთად, რომელსაც შეუძლია უკეთ განსაზღვრული ჩრდილის პროექტირება და სიმეტრიულია შემოდგომის დროს შესაძლო ბრუნვის თავიდან ასაცილებლად.

• იდეალური იქნებოდა პანელის მილის და ფარნის ცალკე მაგიდაზე განთავსება, თავისუფალი ადგილის დატოვება.

• ექსპერიმენტი რამდენჯერმე უნდა განმეორდეს, ცდილობს გააკონტროლოს გაზომვების შეცდომების შესაძლო მიზეზები და სტატისტიკური მეთოდები უნდა იქნას გამოყენებული უფრო სანდო შედეგების მისაღებად.

ამ პროექტის მასალებისა და ინსტრუმენტების შემოთავაზება: მიუხედავად იმისა, რომ მე მჯერა, რომ ნებისმიერი ციფრული ოსცილოსკოპი, სინათლის წყარო და მზის პანელი იმუშავებს, აქ არის ის, რასაც მე ვიყენებ.

ოსტინოსკოპი

მზის პანელი

ჩიხი

ჩემს პროექტებში გამოყენებული ყველა მასალისა და ინსტრუმენტის შეძენა შესაძლებელია Ebay– ის საშუალებით. თუ დააწკაპუნებთ შემდეგ ბმულზე და გააკეთებთ შესყიდვას, თქვენ წვლილი შეიტანთ მცირე საკომისიოს მიღებაში.

EBAY.com

ველოდები თქვენს კომენტარებს, კითხვებს და წინადადებებს.

გმადლობთ და გააგრძელეთ ჩემი შემდეგი პროექტები.