GÜNƏŞ PANELİ GÖLGƏ İZLƏYİCİ OLARAQ: 7 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Fizikada və digər elmlərdə mexaniki hərəkəti təsvir etmək üçün istifadə olunan əsas böyüklük sürətdir. Bunu ölçmək təcrübə dərslərində təkrarlanan bir fəaliyyət olmuşdur. Şagirdlərimlə birlikdə müəyyən obyektlərin hərəkətini öyrənmək üçün ümumiyyətlə bir video kamera və TRACKER proqramından istifadə edirəm. Yaşadığımız çətinliklərdən biri də budur: nisbətən yüksək sürətlə hərəkət edən cisimlər, proqram çərçivəsində edilən ölçülərdə qeyri -müəyyənliklər yaradan video çərçivələrdə bulanıq görünür. Nisbətən yüksək sürətlə obyektlərin öyrənilməsi üçün ən çox yayılmış üsul və vasitələr, DOPPLER effektinə və xronoqrafla birləşdirilmiş optik sensorlara əsaslanır.

İndiki təlimatda günəş paneli və osiloskopdan istifadə edərək bir cismin orta sürətini ölçmək üçün alternativ bir eksperimental üsula yaxınlaşıram. Fizika (Klassik Mexanika) fənninin laboratoriya dərslərində, xüsusən də: Tərcümənin mexaniki hərəkətinin kinematikası mövzusunda tətbiq olunur. Təklif olunan metod və onun eksperimental tətbiqi, məzun olmayan və məzun olanlar üçün Fizika fənni daxilində digər eksperimental tapşırıqlara güclü şəkildə tətbiq olunur. Bu məzmunun öyrənildiyi digər elm kurslarında da istifadə oluna bilər.

Nəzəri əsasları qısaltmaq və birbaşa eksperimental aparat quruluşuna keçmək istəyirsinizsə, ölçüləri, lazım olan materialları və dizaynımın şəkillərini necə yerinə yetirəcəyinizi öyrənmək üçün birbaşa 6 -cı addıma keçin.

Addım 1: Bəzi nəzəriyyə:

"Sürət" bir cismin müəyyən bir zaman aralığında keçdiyi məsafə olaraq bilinir. Sürət skaler kəmiyyətdir, yəni sürət vektorunun böyüklüyüdür ki, bu da mövqe dəyişikliyinin baş verdiyi istiqaməti tələb edir. Sürəti ölçmək üçün bu TALİMATLI danışacağıq, amma həqiqətən orta sürəti ölçəcəyik.

Addım 2: Günəş Paneli ilə Sürətin Ölçülməsi?

Günəş panelləri fotoelektrik effekt prinsipi ilə işləyən və əsas funksiyası istifadə edildiyi dövrələrdə elektrik cərəyanını dövr etmək olan qurğulardır. Məsələn, günəş panelləri müəyyən növ saatları idarə etmək, hər növ batareyaları doldurmaq üçün, həmçinin ümumi şəbəkə üçün AC istehsal sistemlərində və evlərdə istifadə olunur. Tətbiqlər çoxdur, bazarda qiyməti getdikcə cəlbedicidir və davamlı inkişafa qatqı təmin edir.

Bu texnologiyanın inkişaf etməsi səbəbindən bir çox cihazda tapdığımızı görə bilərik, məsələn, sizə göstərdiyim qənaət etdiyim ucuz bir fənərdən çıxarıldı və indi yeni bir istifadəyə sahib oldu.

Prinsip əsasdır. Bir panel üzərində bir işıq yandıqda, terminallarında elektrik potensialında (gərginlikdə) fərq yaradır. Bir voltmetr bağlandıqda bunu asanlıqla yoxlamaq olar. Bu potensial fərq, bir istehlakçı cihazı, məsələn, elektrik müqaviməti bağlandıqda elektrik cərəyanının dövriyyəsindən məsuldur. Dövrün "empedansına" və panelin xüsusiyyətlərinə görə, az və ya çox cərəyan dövr edəcək. Bu cərəyanla əlaqədar olaraq, istehlakçı qoşulduqdan sonra günəş panelinin terminallarında bir gerilim düşməsi yaşanacaq, ancaq empedans sabit olaraq qalırsa, işıqlandırma xüsusiyyətləri olduğu müddətdə gərginlik də sabit saxlanılır. Voltmetrlər ümumiyyətlə yüksək bir empedansa malikdirlər, buna görə də onlarla ölçülən gərginliyə çox az təsir edəcəklər. Ancaq işıqlandırma dəyişsə nə olar ?, gərginlik də dəyişəcək və istifadə edəcəyimiz dəyişən budur.

Xülasə:

• Günəş paneli işıqlandıqda terminallarında voltmetrlə ölçülə bilən bir gərginlik göstərir.

• Dövrə empedansı və işıqlandırma xüsusiyyətləri sabit saxlanılırsa, gərginlik dəyişmir (fotoelektrik effektin baş verməsi üçün panelin həssas spektrində olmalıdır).

• İşıqlandırmada hər hansı bir dəyişiklik, gərginlikdə bir dəyişikliyə səbəb olacaq, bu dəyişiklik sonradan təcrübələrdə cisimlərin sürətini əldə etmək üçün istifadə ediləcək.

Əvvəlki müddəalara əsaslanaraq aşağıdakı fikir formalaşdırıla bilər:

Günəş panelində hərəkət edən bir cismin proqnozlaşdırılan kölgəsi onun terminal gərginliyinin azalmasına səbəb olacaq. Azalma üçün lazım olan vaxt, bu cismin hərəkət etdiyi orta sürəti hesablamaq üçün istifadə edilə bilər.

Addım 3: İlkin Təcrübə

Əvvəlki videoda əvvəlki fikrin əsaslandığı prinsiplər eksperimental olaraq göstərilmişdir.

Şəkil, bir osiloskop tərəfindən qurulan gərginlik dəyişikliyinin davam etdiyi vaxtı göstərir. Tetik funksiyasını düzgün konfiqurasiya edərək, dəyişmə zamanı keçən vaxtı ölçə biləcəyimiz qrafiki əldə edə bilərsiniz. Nümayişdə, dəyişiklik təxminən 29.60ms idi.

Əslində, təcrübədəki yazı taxtası layihəsi bir nöqtə obyekti deyil, ölçüləri var. Silginin sol ucu kölgəsini günəş panelinə çəkməyə başlayır və nəticədə gərginliyi minimuma endirməyə başlayır. Silgi uzaqlaşdıqda və panel yenidən kəşf edilməyə başlandıqda, gərginlik artımı görünür. Ölçülən ümumi vaxt, kölgənin proyeksiyasının bütün paneli gəzməsi üçün lazım olan vaxta uyğundur. Cismin uzunluğunu ölçsək (müəyyən qayğı göstərsək onun kölgəsinin proyeksiyasına bərabər olmalıdır) onu panelin aktiv zonasının uzunluğu ilə əlavə edirik və gərginlik dəyişikliyinin davam etdiyi vaxta bölürük, onda həmin obyektin orta sürətini əldə edəcəyik. Sürətini ölçmək üçün cismin uzunluğu panelin aktiv zonasından kəmiyyət baxımından daha yüksək olduqda, panel ölçülərdə nəzərəçarpacaq bir səhv etmədən bir nöqtə obyekti hesab edilə bilər (uzunluğunu obyekt uzunluğuna əlavə etməmək deməkdir)..

Bəzi hesablamalar edək (şəkilə bax)

Addım 4: Bu Metodu Tətbiq Etmək Üçün Bəzi Ehtiyatlar Hesaba Alınmalıdır

• Günəş paneli, onu təsir edən digər işıq mənbələrindən mümkün qədər uzaq duraraq, təcrübə dizaynında təqdim olunan işıq mənbəyi ilə işıqlandırılmalıdır.

• İşıq şüaları günəş panelinin səthinə dik düşməlidir.

• Obyekt yaxşı müəyyən edilmiş bir kölgə yaratmalıdır.

• Panelin səthi və hərəkət istiqaməti olan təyyarə paralel olmalıdır.

Addım 5: Tipik bir məşq

1 m yüksəklikdən düşən topun sürətini təyin edin, ino sürətini düşünün.

Top sərbəst düşəndə çox sadədir: şəkilə baxın

Real şəraitdə, hava ilə sürtünmə təsirindən əvvəlki dəyər daha aşağı ola bilər. Bunu eksperimental olaraq təyin edək.

Addım 6: Dizayn, Tikinti və Təcrübənin icrası:

• Günəş panelinin aktiv sahəsinə plastik bir boru yapışdırın. • Günəş paneli terminallarına yeni lehimləmə aparır, beləliklə saxta kontaktların qarşısını alır.

• Günəş paneli borusu montajı üçün üfüqi vəziyyətdə tutulması üçün bir dəstək yaradın.

• Başqa bir dəstəyə fənər və ya digər işıq mənbəyi qoyun ki, yayılan işığın proyeksiyası günəş panelinə dik düşsün.

• Bir multimetrlə yoxlayın ki, günəş panelinə işıq düşəndə sıfırdan böyük sabit bir gərginlik dəyəri qeydə alınır.

• Günəş paneli borusu qurğusunu fənərin ön tərəfinə qoyun və sürətini ölçmək istədiyiniz obyektdən daha böyük məsafə buraxın. Günəş panelindəki işıq mənbəyini (fənəri) mümkün qədər uzaq tutmağa çalışın. Fənərin işığı tək bir led tərəfindən yaradılırsa, bir o qədər yaxşıdır.

• Günəş panelinin mərkəzindən və yuxarıya doğru bir metr məsafəni ölçün və çubuqda, divara və ya bənzərinə işarə edin.

• Osiloskopun probunu polariteyi nəzərə alaraq günəş panelinin terminallarına bağlayın.

• Osiloskopda TRIGGER seçimini düzgün qurun ki, paneldəki kölgə keçərkən bütün gərginlik dəyişikliyi qeydə alınsın. Mənim vəziyyətimdə vaxt bölmələri 5ms və miqyasdakı gərginlik bölmələri 500mv idi. Sıfır gərginlik xətti aşağıya doğru tənzimlənməli idi ki, bütün dəyişikliklər uyğun olsun. Tetikleyici eşik, başlanğıc sabit gərginliyin altına qoyuldu.

• Obyektin və panelin aktiv zonasının uzunluğunu ölçün, onları əlavə edin və sürətin hesablanması üçün yazın.

• Bədəni 1 m hündürlükdən atın ki, kölgəsi fənərin yaydığı işıq şüasını kəssin.

• Zaman miqyasında osiloskop kursorları ilə gərginliyin dəyişmə vaxtını ölçün.

• Daha əvvəl edilən uzunluqların cəmini osiloskopda ölçülmüş vaxta bölün.

• Dəyəri nəzəri hesablamalarla müqayisə edin və nəticələrə gəlin (ölçüdə səhvlər yaradan mümkün amilləri nəzərə alın).

Əldə edilən nəticələr: şəkilə baxın

Addım 7: Təcrübənin bəzi qeydləri:

• Əldə edilən nəticələr nəzəriyyəyə uyğun olaraq düzgün görünür.

• Bu təcrübə üçün seçilmiş obyekt ideal deyil, daha yaxşı müəyyən edilmiş bir kölgə yarada bilən və payızda mümkün fırlanmaların qarşısını almaq üçün simmetrik olan başqaları ilə təkrar etməyi planlaşdırıram.

• Panel tüpü və fənəri ayrı bir masaya yerləşdirmək, boş yer buraxmaq ideal olardı.

• Təcrübə bir neçə dəfə təkrarlanmalı, ölçmələrdəki səhvlərin mümkün səbəblərini yoxlamağa çalışmalı və daha etibarlı nəticələr əldə etmək üçün statistik metodlardan istifadə etməlidir.

Bu layihə üçün material və alət təklifləri: Hər hansı bir rəqəmsal osiloskopun, işıq mənbəyinin və günəş panelinin işləyə biləcəyinə inansam da, burada istifadə edirəm.

ATTİL OSCILLOSCOPE

GÜNƏŞ PANELİ

MƏŞƏL

Layihələrimdə istifadə olunan bütün materialları və alətləri Ebay vasitəsi ilə almaq olar. Aşağıdakı linki vurub alış -veriş etsəniz, kiçik bir komissiya əldə etməyə töhfə verəcəksiniz.

EBAY.com

Şərhlərinizi, suallarınızı və təkliflərinizi gözləyəcəyəm.

Təşəkkür edirəm və növbəti layihələrimi davam etdirin.