Spannung und Stromstärke bei Parallelschaltung von Solarzellen

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Spannung und Stromstärke bei Parallelschaltung von Solarzellen Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusätzliche Informationen Die Schüler sollen eine Parallelschaltung von Solarzellen untersuchen indem sie die Leerlaufspannung U ges und die Kurzschlussstromstärke I ges messen. Durch Parallelschaltung von Solarzellen können höhere Stromstärken erzielen werden. Desweiteren werden die Stromstärken I 1 und I 2 an den beiden Solarzellen gemessen. Hieraus und aus I ges lässt sich der Zusammenhang für parallel geschaltete Solarzellen ableiten: I ges = I 1 + I 2. Die Spannungen an den einzelnen parallel geschalteten Solarzellen ist gleich der Leerlaufspannung U ges : U ges = U 1 = U 2.

2 Spannung und Stromstärke bei Parallelschaltung von Solarzellen Aufgabe und Material Aufgabe Was geschieht bei einer Parallelschaltung von zwei Solarzellen? Schalte zwei Solarzellen parallel und untersuche die Spannung und Stromstärke.

3 Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Leitungs-Baustein, gerade, SB Leitungs-Baustein, winklig, SB Leitungs-Baustein, unterbrochen, SB Leitungs-Baustein, Anschlussbaustein, SB Lampenfassung E10, SB Ausschalter, SB Solarzelle 2,5 x 5 cm, mit Steckern Halter für die Solarzelle 2,5 x 5 cm, mit Steckern Glühlampe 6 V/0,5 A, E 10, 10 Stück (1) 10 Doppelbuchse, Paar,1 x rot und1 x schwarz Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, rot Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, blau Digitalmultimeter, 3 1/2-stelliges Display, mit NiCr-Ni Thermoelement PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 12 V, 5 A

4 Aufbau und Durchführung Aufbau Baue den Lampenstromkreis nach Abb. 1 auf. Bereite dann den Stromkreis für die Solarzellen vor (Abb. 2). Abb. 1 Abb. 2 Setze beide Stromkreise wie in Abb. 3 zusammen. Abb. 3 Stecke beide Solarzellen in ihren Halter Abb. 4 und schließe sie wie in Abb. 5 an.

5 Abb. 4 Abb. 5 Setze beide Solarzellen in gleichem Abstand neben die Glühlampe (Abb. 6). Abb. 6 Durchführung Messung der Spannung Schließe den Lampenstromkreis wie in Abb. 7 an das Netzgerät an. Das Netzgerät ist zunächst ausgeschaltet und der Schalter im Stromkreis ist geöffnet. Abb. 7

6 Stelle den Messbereich des Multimeters auf 20 V- und verbinde es mit dem Stromkreis der Solarzellen (Abb. 8). Schalte das Netzgerät ein und stelle den Spannungsknopf auf 6V. Schließe den Schalter im Stromkreis und schalte das Messgerät ein. Abb. 8 Lies die angezeigte Spannung U ges ab und notiere sie im Protokoll. Messung der Stromstärke Öffne den Schalter. Baue nun einen Stromkreis für die Solarzellen, mit dem du den Strom messen kannst (Abb. 9). Abb. 9 Stelle den Messbereich des Multimeters auf 200 ma- und schließe es an (Abb. 10).

7 Abb. 10 Schließe den Schalter, lies die Gesamtstromstärke I ges ab und notiere sie im Protokoll. Baue den Stromkreis so um, dass du die Stromstärken an jeder Solarzellen einzeln messen kannst (Abb. 11). Schließe den Schalter und lies die Stromstärke I 1 an der ersten Solarzelle ab. Wiederhole diese Messung an der zweiten Solarzelle und lies die Stromstärke I 2 ab. Notiere die Ergebnisse im Protokoll. Abb. 11

8 Protokoll: Spannung und Stromstärke bei Parallelschaltung von Solarzellen Ergebnis - Beobachtungen (4 Punkte) Notiere deine Ergebnisse für: a) Spannungsmessung U ges = V b) Stromstärkemessung I ges = ma c) Messung der Stromstärke I 1 = ma d) Messung der Stromstärke I 2 = ma Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Was kann man durch Parallelschaltung von Solarzellen erreichen?

9 Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) Welcher Zusammenhang besteht zwischen Gesamtstromstärke I ges und den Stromstärken I 1 und I 2 der einzelnen Solarzellen bei einer Parallelschaltung?