Fysikforsøg 9.kl. 2008

Transkript

1 Fysikforsøg 9.kl Fysikrapport 1: Fremstilling af elektricitet ved induktion Fysikrapport 2: Vekselstrøm og jævnstrøm Fysikrapport 3: Titrering Fysikrapport 4: Radioaktiv Stråling Fysikrapport 5: Elfremstilling fra brint - brændselsceller Fysikrapport 6: Elfremstilling fra solen Hold 1: Yousef, Ahmad Hold 2: Zeinab, Ghofran Hold 3: Emir, Raja, Marwa Hold 4: Narjis, Enaam Hold 5: Amar, Leila Tir 6/11 Tir 6/11 Tor 8/11 Fre 9/11 Tor 15/11 Fre 16/11 Hold 1 Rapport nr. 1 Rapport nr. 2 Rapport nr. 3 Rapport nr. 4 Rapport nr. 5 Rapport nr. 6 Hold 2 Rapport nr. 2 Rapport nr. 3 Rapport nr. 4 Rapport nr. 5 Rapport nr. 6 Rapport nr. 1 Hold 3 Rapport nr. 3 Rapport nr. 4 Rapport nr. 5 Rapport nr. 6 Rapport nr. 1 Rapport nr. 2 Hold 4 Rapport nr. 4 Rapport nr. 5 Rapport nr. 6 Rapport nr. 1 Rapport nr. 2 Rapport nr. 3 Hold 5 Rapport nr. 5 Rapport nr. 6 Rapport nr. 1 Rapport nr. 2 Rapport nr. 3 Rapport nr. 4 Når du forbereder dig til Fysikforsøgene Læs forsøgsvejledningen godt igennem dagen før og find ud af hvad der er praktiske forsøg og hvad der er teori og spørgsmål. Læs i bøgerne om det forsøget handler om (se sidst i vejledningen) tog prøv at besvare spørgsmålene på forhånd. Sørg for at bruge tiden i fysiklokalet effektivt, så du kan nå alle forsøg. Vent med at besvare spørgsmål til efter forsøgene er gennemført. Fysikrapport skal afleveres senest 1 uge efter forsøget blev udført. En fysikrapport skal altid indeholde følgende: Overskrift/forside: Her angiver du titlen på fysikrapporten, navnet på forfatterne, dato. 1) Indledning: Her fortæller du hvad der er formålet med rapporten, altså hvad du vil undersøge i rapporten (problemformulering). Problemformuleringen ser du i vejledningen til rapporten. Du skriver også om emnet generelt og hvor dit forsøg passer ind ) Materialer: Her forklarer du nøjagtig hvilke materialer og apparater du har brugt til forsøget/forsøgene. Husk at få alt med! Også ledninger, pærer, kar med vand m.m. 3) Metoder: Her forklarer du grundigt hvordan forsøget er stillet op og hvordan det er udført. Tegn forsøgsopstilling. 4) Resultater: Her beskriver du de resultater du har målt på forsøget. Lav f.eks. en tabel med måleresultater. Her skal du også udføre beregninger på resultaterne og måske tegne grafer. 5) Konklusion: Her fortæller du hvad resultaterne viser og forklarer hvorfor de viser det. Du skal også skrive om resultaterne er som du forventede eller de ikke er som du forventede og hvilke perspektiver de åbner! Du skal også påpege eventuelle fejlkilder / usikkerheder. Referencer: Her skriver du hvilke bøger, artikler eller hjemmesider du har brugt til rapporten.

2 Fysikforsøg nr. 1, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 1 1.Fremstilling af elektricitet ved induktion Elektricitet fremstilles de fleste steder i verden ved at få en magnet til at rotere i en spole, også kaldet en dynamo eller en generator. Det varierende magnetfelt i generatoren inducerer en vekselstrøm i spolen. Der er mange måder at få generatoren til at dreje rundt på. Lande med store havområder og flade strækninger (f.eks Danmark) kan bruge vindmøller, hvor generatoren sidder i møllehuset. Lande med høje bjerge (Norge, Sverige, Frankrig m.fl.) har mulighed for at udnytte smeltevandet fra vinterens sne og is i bjergene. Floder som udspringer højt i bjergene eller vandfald kan drive en turbine og en generator rundt så der kan produceres strøm. Har man hverken vind eller vand kan man opvarme vand under tryk og få dampen til at drive en turbinen og generatoren. Det mest almindelige er at bruge kul(c), olie(c 15 H 32 ) eller naturgas(ch 4 ) til at opvarme vandet. Men alle brændstoffer kan anvendes: sprit, træ, halm, plastik m.m. Uanset hvad man bruger som brændstof, er det energiudviklingen fra den kemiske reaktion (f.x. C + O2 CO2 + E) der bringer vandet til kogning. Det er også muligt at anvende kernereaktioner (atomkraft) til at opvarme vandet. I denne rapport skal I undersøge hvordan elektricitet kan fremstilles 1) fra vand ved brug af et vandfald, en turbine og en generator. 2) ved opvarmning af vand under tryk i et lille kraftværk (dampmaskine). Både dampmaskinen og vandfaldet driver en generator, som I skal måle på. I skal måle både spænding og strømstyrke med multimeter og pc-oscilloskop. Multimeter bør der ikke være problemer med at tilslutte til generatoren på dampmaskinen og vandfaldet. Pc-måleudstyret forbindes således: generator Når USB-linket tilsluttes starter programmet automatisk op.

3 Fysikforsøg nr. 1, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 2 Fremgangsmåde: 1) Klargør måleinstrumenter til brug: Multimeter og ledninger gøres klar. PC-oscilloskop gøres klar: PC startes (LANGT VÆK, 3 meter, FRA VANDET!!!!) og tilsluttes pasport USB link og pasport oscilloskop interface. Brug lange ledninger til vandfaldet. Prøv først at måle på en strømkilde, så du er sikker på du kan. 2) Find dampmaskine, sprittabletter (=kul), dynamo, drivrem (elastik), pære og ledninger frem og prøv at bygge en opstilling så der kan produceres strøm så pæren lyser. Når læreren har godkendt din opstilling kan du prøve at tænde 2 sprittabletter og placere dem under kedlen. Start et stopur og tag tid på hvor længe sprittabletterne brænder under kedlen. 3) Mens dampmaskinen varmer op kan I gøre vandfaldet klar. 4) Som vandfald kan bruges en løbende vandhane og en turbine (vandmølle) med generator. 5) Når dampmaskinen begynder at køre måles strømmen der produceres. Sørg for at måle både I og U under forsøget: Dampmaskine: Pc-oscilloskop: optag og print en periode. multimeter: U = I = Tid for ild under kedlen: 6) Lav derefter samme målinger på vandfaldet. Vandfald: Pc-oscilloskop: optag og print en periode. multimeter: U = I = 7) Husk at aftegne forsøgsopstillingerne og lave materialeliste. Resultatbearbejdning: I skal karakteriser den strøm dampmaskine og vandfald producerer, Dvs. finde Ueff, Ieff, Umax, Imax, P, f og T. Beregn hvor meget energi (joule) dampmaskinen producerer i den tid der er ild under kedlen. Beregn hvor mange procent af sprittabletternes energi der bliver omdannet til elektrisk energi. Beregn hvor meget energi vandfaldet producerer på samme tid som man fyrer under kedlen i dampmaskinen. Hvad kan du konkludere efter disse beregninger? Hvilke fordele og ulemper er der ved brug af kraftværk og vandfald i elektricitetsfremstilling? Relevant litteratur: Prisma 9 kap6 + 7 (især s og )

4 Fysikforsøg nr. 1, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 3 Dampmaskinen Opstart af dampmaskinen: Hvis ikke kedlen er halvt fyldt med vand, åbnes ventilen og der påfyldes demineraliseret vand med sprøjteflaske. Ventilen skrues tæt efter brug. Skuffen til brænde trækkes ud og tilføres en sprittablet. En anden sprittablet holdes med en tang ind i en spritflamme. Når tabletten brænder i den ene ende lægges den ned i skuffen op ad den anden tablet og skuffen føres ind under kedlen. Når vandet begynder at koge, gives svinghjulet et skub og maskinen kører. Det er vigtigt at der ikke slipper damp ud for at trykket i kedlen holdes højt. Sørg derfor for alle ventiler er lukkede.

5 Fysikforsøg nr. 2, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr Vekselstrøm og jævnstrøm Vekselstrøm skifter hele tiden retning og styrke. Strømstyrken stiger op til et maksimum og falder igen, hvorefter elektronerne vender og strømstyrken igen stiger til maksimum og igen falder til nul. Det kaldes en periode. Strømstyrken og spændingen i vekselstrøm kan derfor beskrives ved en bølgefunktion. I denne raport skal I undersøge vekselstrømmen der kommer fra strømforsyningen. Fremgangsmåde: 1)Tilslut en pære til en strømforsyning med 6V~. Mål både I= og U= i kredsløbet med et multimeter. Pæren lyset stærkt/svagt (udstreg det forkerte). Tilslut derefter oscilloskopet i parallelforbindelse. Indstil oscilloskopet så det viser en pæn periode (se næste side). Aftegn billedet på ternet papir. 2) Prøv nu at indskyde en diode i kredsløbet. Mål både I= og U= i kredsløbet med et multimeter. Pæren lyset stærkt/svagt (udstreg det forkerte). Hvorfor? Indstil igen oscilloskopet så det viser en pæn periode og tegn billedet nøjagtigt af på et stykke ternet papir. 3)Prøv nu at indskyde en brokobling i kredsløbet (se prisma 9 side 97 figur 156). Mål både I= og U= i kredsløbet med et multimeter. Pæren lyset stærkt/svagt (udstreg det forkerte). Hvorfor? Indstil igen oscilloskopet så det viser en pæn periode og tegn billedet nøjagtigt af på et stykke ternet papir. Resultatbearbejdning: Beregn effekten P i de 3 forsøg og forklar hvorfor pærerne lyser stærkt eller svagt. Se på tegningerne af oscilloskop billederne og beskriv strømmen (elektronernes bevægelse) i de tre tilfælde. Find Ueff, Ieff, Umax, Imax, P, f og T. Er det rigtigt at U eff = U max : 2? Kan du bevise det? Forklar hvordan en diode virker og om det passer med tegningen i forsøg 2. Forklar hvordan en brokobling virker og om det passer med tegningen i forsøg 3. Relevant litteratur: Prisma 9 kap6

6 Fysikforsøg nr. 2, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 2 Sådan virker oscilloskopet Et oscilloskop viser vekselstrømsfunktionen på skærmen. Den vises som en U-t graf, altså et koordinatsystem, hvor U (spænding) er y-aksen og t (tiden) er x-aksen. 1) Tænd her! 2) Dette kabel tilsluttes kredsløbet med 3) Dette område styrer y aksen i koordinatsystemet på skærmen 4) Dette område styrer x-aksen i koordinatsystemet på Volts/div betyder antal volts pr. tern på y-aksen skærmen. Hvis man stiller den på.2 betyder det at hver tern er 0,2 volt. Time/div betyder tid pr

7 Fysikforsøg nr. 3, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr Titrering måling af syre eller base indhold Når man skal finde mængden af et kemisk stof, kan man anvende titrering, fordi mange af de stoffer man ønsker at finde er syrer eller baser. I fødevarekontrollen undersøger man f.x. kød for indhold af salpetersyre, som er et konserveringsmiddel, eller sodavand for indhold af fosforsyre. I miljøkontrollen undersøger man f.x. regnvand for indhold af svovlsyre m.m. Overalt er der krav til grænseværdier(maksimalmængder) der skal overholdes for at beskytte mennesker. Kraftværker og biler udsender store mængder kuldioxid(co 2 ), svovldioxid(so 2 ) og nitrogendioxid(no 2 ) som alle er luftarter. Når de blandes med vand i luften dannes der kulsyre(h 2 CO 3 ), svovlsyre(h 2 SO 4 ) og salpetersyre (HNO 3 ). Denne syreregn giver miljøproblemer fordi syren ødelægger/nedbryder planter og bygninger. I skal undersøge den udleverede regnvandsprøve for syre. Titrering betyder måling af neutralisering. Man måler f.x. mængden af base der skal til for at neutralisere en syre. Når syren er neutraliseret betyder det at man har tilsat samme mængde base, som der var syre. Man har derfor målt syremængden! Bestemmelse af syreindholdet i regnvand. Problemformulering: Hvor stort er indholdet af svovlsyre i en udvalgt regnvandsprøve? Apparatur: Burette (50 ml), tragt, 2 stk 250 ml bægerglas, pc med ph-sensor. Kemikalier: 0,100 M NaOH-opløsning, regnvand, evt lakmus. Udførelse: Afmål ca. 100 ml regnvand og overfør dette til et 250 ml bægerglas. Opstil titreropstillingen. Monter buretten i holderen og fyld den op til 25 ml med 0,100 M NaOH-opløsning. Klargøring af ph-metret (pc, vælg programmet picoscope og ph-sensor). Titrer nu regnvandet med natriumhydroxid-opløsningen ved at tilsætte få dråber NaOH ad gangen indtil opløsningen er neutral. Husk af røre grundigt rundt efter hver dråbe. Pas på ikke at tilsætte for meget. Indstil evt.buretten til at dryppe med 1 dråbe pr. sekund og roter hele tiden bægerglasset. Vær klar til at lukke hanen når ph = 7. Efter endt titrering skal buretten skylles godt igennem med demineraliseret vand. Neutralt affald hældes i vasken. Syre og base skal hældes på særlige affaldsbeholdere. Burette med 0,1M NaOH stativ ph sensor til PC 100 ml regnvand Efterbehandling. 1) Beregn forbrug af 0,1M NaOH i ml 2) Beregn forbrug af NaOH i mol 3) Opskriv reaktionsligning for NaOH s raktion med svovlsyre 4) Beregn hvor mange mol svovlsyre der var i opløsningen. 5) Beregn hvor mange g svovlsyre der var i opløsningen. 6) Prøv evt. at bestemme fosforsyreindholdet i en cola. Relevant litteratur: NyPrisma 9 s. 9-23

8 Fysikforsøg nr. 3, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 2 Om mol: Mol er en angivelse af mængden af molekyler. 1 mol er 6, molekyler. Molær er en koncentrationsangivelse. 1 M (udtales en molær ) betyder 1 mol stof pr. liter. Et grundstofs atommasse måles i U (unit) eller i g/mol. Grundstoffet H (hydrogen) har atommassen 1 g/mol Grundstoffet Na (natrium) har atommassen 23 g/mol Grundstoffet O (oxygen) har atommassen 16 g/mol Molekylet NaOH (natriumhydroxid) har derfor atommassen = 40 g/mol. Det betyder at 1 mol (altså 6, molekyler) NaOH vejer 40g. Når man har en opløsning af NaOH i vand på 1 M betyder det altså 1 mol NaOH pr. liter vand. Det svarer altså til 40 g NaOH i en liter vand. Hvis man har en opløsning af NaOH i vand der er 0,1 M betyder det 0,1 mol NaOH pr. liter vand. Det svarer til 4 g NaOH i en liter vand. Mol og titrering: Lad os se på en titrering af en ukendt mængde saltsyre med 0,1 M NaOH. Til titreringen brugte vi 15 ml 0,1M NaOH. Det vil sige at vi har brugt 15 ml af en opløsning, hvori der var 0,1 mol NaOH pr. liter. Det vil sige 0,0001 mol NaOH pr. ml. Der må altså være 0,0015 mol NaOH i de 15 ml vi har brugt. Nu kan vi opskrive reaktionsligningen for titreringen: NaOH + HCl NaCl + H 2 O Det betyder at, hvis vi blander 1 mol natriumhydroxid med 1 mol saltsyre (ens mængder) får vi dannet 1 mol salt (natriumchlorid) og 1 mol vand. Når vi ved titreringen har brugt 0,0015 mol natriumhydroxid betyder det at der også har været 0,0015 mol saltsyre og at vi har fået dannet 0,0015 mol salt og vand. Vi ved altså at der var 0,0015 mol HCl i den ukendte mængde saltsyre. Det kan derefter omregnes til gram saltsyre. Hvordan?... Hvis man ved en titrering har sådan en reaktionsligning: 3 NaOH + H 3 PO 4 Na 3 PO H 2 O Betyder det at 3 mol natriumhydroxid reagerer med 1 mol fosforsyre og danner 1 mol salt og 3 mol vand. Altså mængder i forholdet 3:1. Hvis vi igen har brugt 0,0015 mol natriumhydroxid til titreringen, har der været 1/3 så meget fosforsyre i opløsningen, dvs. 0,0005 mol.

9 Fysikforsøg nr. 4, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr Radioaktiv stråling Radioaktiv stråling opstår når store atomer bliver ustabile og falder fra hinanden (læs ny prisma 9 s ). Det opstår også når atomer spaltes og bliver til nye atomer, som det sker ved atomkraft. I atomkraftværker bruger man varmen fra atomspaltninger til at opvarme vandet i kedlen, som driver turbine og generatoren fremstiller strøm. De radioaktive stoffer du skal arbejde med i disse forsøg skal behandles med omtanke. De må ikke rettes mod andre personer, de er farlige at få ind i kroppen og skal opbevares låst inde. Dette er symbolet for radioaktive stråling: De radioaktive stoffer som udsender den radioaktive stråling opbevares i glasrør og står i en glasholder. Det radioaktive stof er i metaldelen af glasrøret. Der findes tre slags radioaktive stoffer, nogen der udsender alfa(α)-stråling, nogen der udsender beta(β)-stråling og nogen der udsender gamma(γ)-stråling. Sørg for kilden altid er skruet fast i en kildeholder og aldrig ligger på bordet!! Når du skal arbejde med disse kilder skal du bruge denne opstilling: GM røret der kan måle strålingen er tilsluttet en tæller. I vores forsøg bruger vi computeren som tæller. Radioaktiv stråling er som små geværkugler der bliver skudt ud. Tælleren tæller hvor mange skud der kommer pr. tid. Her skruer du kilden fast når du skal lave forsøg med den. Her kan du hænge forskellige materialer op Relevant litteratur: NyPrisma 9 s.58-81

10 Fysikforsøg nr. 4, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 2 Forsøg 1: Måling af baggrundsstrålingen: 1) Placer afstandsindikatoren på kildeholderen til 10 cm og stram skruen. 2) Før GM røret op til kildeholdere, så den netop rører kildeholderen og er centreret ud for den. 3) Løsen skruen til kildeholderen og skub den til 11 cm, så der er er 1 cm mellem kilde og holder. 4) Tilslut GM-røret til digital adapteren. 5) Tilslut digital adapteren til usb-linket. 6) Tænd computer 8. 7) Tilslut usb-linket til computer 8 og DataStudie starter automatisk op. 8) Klik OK og vælg sensoren pulstælling 9) Klik på opsætning og indstil konstanter til 10,000 10) Luk opsætning og klik start. Nu tæller computeren antal henfald på 10 sekunder. Tallene er udtryk for baggrundsstrålingen. Når computeren har målt strålingen 3x10sek trykkes på stop og tallene føres ind i tabellen: Måling nr gsn Impulser (skud) Forsøg 2: Måling af alfa, beta og gamma stråling: 1) Hent en radioaktiv kilde hos din lærer. Hold kilden mindst ½ m fra dig selv og andre personer, så du og andre ikke rammes af strålingen. 2) Skru kilden op i kildeholderen og klik på start. Før tallene ind i tabellen nedenfor. Prøv derefter at indskyde forskellige filtre. Kilde: Måling nr gsn Uden filter 1 stk. papir 10 stk papir Aliminium Bly mm Levende væv

11 Fysikforsøg nr. 4, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 3 Kilde: Måling nr gsn Uden filter 1 stk. papir 10 stk papir Aliminium Bly mm Levende væv Kilde: Måling nr gsn Uden filter 1 stk. papir 10 stk papir Aliminium Bly mm Levende væv Forsøg 3: Prøv nu at undersøge om radioaktiv stråling kan bruges som sensor i elektriske kredsløb, f.x. ved opfyldning af beholdere: Opstil et forsøg hvor der er et bæger placeret mellem GM røret og den radioaktive kilde. Når man fylder vand i bægeret skal man stoppe når GM røret bliver tavst. Sammenlign forsøget med det tidligere forsøg, hvor bimetal anvendes som sensor i en brandalarm. Overvej hvilken kilde det vil være smart at bruge. Udfyld tabellen: Kilde: Måling nr gsn Uden vand Med vand Resultatbearbejdning: Hvorfor skal man måle 3 gange og tage gennemsnit? Hvad kan alfa-stråling trænge igennem? Hvad kan beta-stråling trænge igennem? Hvad kan gamma-stråling trænge igennem? Sammenlign bimetal-forsøget med opfyldnings-forsøget. Er der radioaktiv stråling i vores omgivelser? Hvilke anvendelsesmuligheder er der for radioaktiv stråling i industrien? Hvordan opstår der radioaktiv stråling ved atomkraft?

12 Fysikforsøg nr. 5, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr El-fremstilling fra brint - brændselsceller Brugen af Brint i fremstillingen af strøm er en af de nyeste metoder. Man mener i dag at den teknologi helt vi overtage energiforsyningen i nær fremtid. Store bil firmaer forsker meget i brugen af brint som brændstof i biler. Læs om hvordan brændselsceller fungerer på hjemmesiden: fuelcell.htm I skal undersøge hvor meget strøm i kan få ud af en brændselscelle (se bilag) ved at forsyne den med brint og ilt. Slanger Elektrolysekar Brændselscelle + - Fremgangsmåde: Brændselscellen (til højre) producerer elektricitet ligesom et batteri, hvis den forsynes løbende med brint og ilt, f.x. fra et elektrolysekar (til venstre). Elektrolysekarret fyldes 3/4 med vand og 30 ml svovlsyre og tilsluttes en strømforsyning på 6V. Herved sønderdeles vand i sine bestanddele: Ved + dannes Ved dannes Placer et låg med luftopsamler over elektrolysekarret og forbind slangerne til de rigtige steder på brændselscellen!!!!! Sæt en lille letløbende el-motor eller en letlysende pære på strømudtaget på brændselscellen. Brændselscellen skal lige køre 5 minutter før den fungerer godt. Hvorfor? Mål den strøm (både I, U og P) brændselscellen producerer. Veksle Jævn. I= U= P= Motoren kører Pæreren lyser Resultatbearbejdning: Hvor meget strøm kan brændselscellen levere? Kunne brændselscellen få motoren til at køre og pæreren til at lyse. Hvorfor? Bruges der mere eller mindre strøm til elektrolysen i forhold til hvad brændselscellen fremstiller? Nu er det jo ikke så smart at bruge strøm til at lave strøm med. Hvad kunne man gøre i stedet for at få brændselscellen til at lave strøm? Hvilke fordele og ulemper er der ved brændselsceller? Hvilke perspektiver er der i brændselscelleteknologien? Relevant litteratur: - fys/kem/bio - fysik - brændselscelle Prisma kemi 8/9 s Søg selv mere på internettet.

13 Fysikforsøg nr. 5, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 2 Brændselscelle teknologi En brændselscelle skal ligesom en solcelle og et batteri fungere som en elektronpumpe. Det drejer sig om at skabe et område med minus(-) og et område med plus(+). Så kan man sætte en ledning imellem og udnytte strømmen af elektroner. Ved minus-elektroden sendes brint (H 2 ) ind. Brint afgiver sine elektroner og omdannes selv til en brintion. Elektrolyt-laget mellem elektroderne er en tyk væske (gel), som H + ionerne kan bevæge sig igennem, men elektronerne ikke kan. Elektronerne må bevæge sig gennem ledningen og gennem pæren. Når elektronerne igen mødes med H + ionerne og Oxygen ved plus-elektroden omdannes de til vand og varme, som ledes væk, mens nyt brint ledes til minus-elektroden. De kemiske reaktionsligninger for brændselscellen kan skrives sådan: Minus-elektrode: H 2 -> 2H + + 2e - Plus-elektrode: 4H + + 4e - + O 2 -> 2H 2 O

14 Fysikforsøg nr. 6, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr El-fremstilling fra sol - solceller Læs om hvordan solceller fungerer på hjemmesiden: solcelle.htm I skal undersøge hvor meget strøm i kan få ud af en eller flere solceller. I skal bruge kassen med solceller og en stærk 500W lampe. Hold altid solcellerne mindst 15 cm fra lampen. En solceller er, når solen skinner på den, nærmest at betragte som et batteri. Man kan derfor sætte solcellerne sammen og få et stærkere batteri. Sørg derfor for at + og på solcellerne forbindes rigtigt. Fremgangsmåde: 1) Udvælg to solceller og mål U, I og P. Er det jævn eller vekselstrøm? Undersøg om lysets indstrålingsvinkel og afstanden fra lyskilden har betydning for solcellens effekt. Kan solcellen drive en lille elmotor? Test diagram Vinkel Afstand U I P Solcelle 1 90 º 10 cm Solcelle 2 90 º 10 cm Solcelle 2 45 º 10 cm Solcelle 2 90 º 20 cm 2) Prøv af sammenkoble to solceller (som man gør med batterier) i serie og parallel forbindelse og mål igen U, I og P. Sørg for at indstrålingsvinkel og afstand er den samme i forsøgene. Prøv også med batterier. HUSK: Når du måler strømstyrke kortslutter du kredsløbet, så du må kun måle i kort tid (max. 5 sek) inden du afbryder kredsløbet. Tegn diagram. Udfyld skemaet. Forbindelse diagram U I P To batterier i serie To solceller i serie

15 Fysikforsøg nr. 6, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 2 Forbindelse diagram U I P To batterier i parallel forb. To solceller i parallel forb. Resultatbearbejdning: Hvor meget strøm kan solcellerne levere? Hvordan skal de forbindes? Kunne solcellen få motoren til at køre. Hvorfor? Hvilke fordele og ulemper er der ved solceller? Hvilke perspektiver er der i solcelleteknologien? Relevant litteratur: - fys/kem/bio - fysik - solcelle. Søg selv mere på internettet.

16 Fysikforsøg nr. 6, El-lære, 9.kl., Al-hikma skolen vejledning side nr. 3 Solcelle teknologi: En solcelle skal virke som en elektronpumpe, der får elektroner til at bevæge sig fra solcellens top til dens bund. Når elektronerne bevæger sig i solcellen, skubber de til elektronerne i ledningen. Det er jo elektronernes kinetiske energi som giver gnidnigsmodstand i glødetråden og får den til at lyse. Når elektronerne flytter sig fra det øverste lag til det nederste lag, bliver det nederste lag minus(-) og det øverste lag plus(+). Men hvad får elektronerne til at bevæge sig når solens lys rammer solcellen. For at få svar på det må vi se på en lidt mere detaljeret tegning: Solcellen er som et batteri, der er opbygget af 4 forskellige lag. Det øverste og nederste lag ("backing plate") er der hvor elektronerne løber ind og ud af solcellen. N-laget består af en blanding af grundstofferne Silicium (Si) og Arsen (As). P-laget består af en blanding af Silicium (Si) og Aluminium (Al). De to lag er adskilt af et smalt bånd (på tegningen "barrier junction"). N-laget har overskud af elektroner og P-laget har underskud elektroner. Det gør at elektroner bevæger sig fra N-laget gennem "barrier junction" til P-laget. På denne måde bliver N-laget til plus (+) og P-laget til minus (-). Når sollyset siver ned i solcellen og rammer P-laget vil de mange elektroner blive revet løs og bevæge sig rundt i P-laget og nogle af dem vil løbe tilbage til N-laget igen. Men sætter man en ledning på kan man få elektronerne til at løbe igennem den i stedet. Og så er solcellen skabt!