Atividade laboratorial

1 · A luz chega ao painel

A irradiância G é a potência da luz por unidade de área. Ao inclinar a lâmpada, a luz chega mais «rasante» e G diminui.

2 · Da luz à eletricidade

A energia da luz é transferida para o painel e transforma-se em energia elétrica: aparece uma diferença de potencial nos terminais. Em curto-circuito, a corrente é proporcional à irradiância.

3 · Mede U e I

Varia a resistência R do reóstato: mudam a tensão U e a corrente I. A potência fornecida é P = U I.

4 · A curva P(U)

Cada valor de R dá um ponto (U; P). Mexe no cursor: o ponto sobe e depois desce na curva P(U).

5 · O rendimento

O rendimento é η = PG A × 100, com A = 0,0050 m² e G = 1000 W m^-2. É máximo onde P é máxima.

6 · A melhor orientação

A potência máxima do painel depende da inclinação. Mexe em α e compara.

1 · Liga a lâmpada

Vais fazer a medição tu mesmo. A lâmpada ilumina o painel (luz perpendicular, sem filtros) e o reóstato está regulado para R = 10 Ω.

📟 Leste U = 2,38 V e I = 0,238 A. Passa ao passo seguinte!

2 · Calcula a potência

P = U I, com U = 2,38 V e I = 0,238 A.

3 · Calcula o rendimento

A irradiância é G = 1000 W m⁻² e o painel tem A = 0,0050 m².

η = PG A × 100

4 · Prevê o que vais descobrir

Na atividade vais variar R e medir U e I em cada caso.

1 · Coloca a peça (1 de 6)

Precisas de uma fonte de luz que simule o Sol. Arrasta (ou toca em) a peça certa para a zona a piscar.

2 · Coloca a peça (2 de 6)

Agora o dispositivo que converte a luz em energia elétrica.

3 · Coloca a peça (3 de 6)

Para variar a irradiância sem mexer na lâmpada, interpões entre a lâmpada e o painel…

4 · Coloca a peça (4 de 6)

Falta uma resistência que possas variar para mudar a tensão de saída do painel.

5 · Coloca a peça (5 de 6)

Que aparelho mede a corrente elétrica? (liga-se em série)

6 · Coloca a peça (6 de 6)

E a diferença de potencial nos terminais do reóstato? (liga-se em paralelo)

O que faz o painel?

Quando a luz incide nas células do painel, parte da sua energia é transferida para o painel e transformada em energia elétrica: aparece uma diferença de potencial (tensão) nos terminais do painel. Ligado a um circuito, o painel fornece corrente.

O que se vê nos terminais?

Amperímetro: série ou paralelo?

1. Liga o painel, o amperímetro e o reóstato em série, formando um circuito fechado.
2. Liga o voltímetro em paralelo com o reóstato (aos seus terminais).
3. Fixa a lâmpada a uma certa distância, com incidência perpendicular (α = 0°).

Voltímetro: série ou paralelo?

Incidência da luz

Converte e calcula P

1. Para cada valor de R, lê U no voltímetro e I no amperímetro.
2. Converte I de mA para A (÷ 1000).
3. Calcula P = U I em cada linha.

Na 3.ª linha: R = 10 Ω, U = 2,38 V e I = 238 mA = 0,238 A.

P = U I

Unidades

Quantas medições?

Onde está o máximo?

1. Varia R e mede U e I em, pelo menos, 5 valores de R.
2. Marca os pontos (U; P) e liga-os com uma curva.
3. Procura o máximo: é a tensão que otimiza o rendimento.

Com os dados da tabela ((0,90 V; 270 mW); (1,78 V; 529 mW); (2,38 V; 568 mW); (2,57 V; 367 mW); (2,63 V; 231 mW)):

A que tensão?

Antes e depois do máximo

Irradiância a 60°

1. Inclina a lâmpada: quanto maior α, menor a irradiância que chega ao painel.
2. Interpõe filtros: cada filtro retira uma fração da luz.
3. Compara a potência máxima de cada série e conclui a melhor orientação.

G = G₀ cos α, com G₀ = 1000 W m⁻² e α = 60° (calculadora em graus).

Irradiância a 30°

Melhor orientação

Potência incidente

1. Calcula a potência da radiação que incide no painel: P_inc = G A.
2. Calcula o rendimento: η = PP_inc × 100.
3. O rendimento é máximo na tensão onde P é máxima.

P_inc = G A, com G = 1000 W m⁻² e A = 0,0050 m².

Rendimento máximo

η = P_máxP_inc × 100, com P_máx = 0,568 W.

Quando é máximo?

Leituras que oscilam

Ângulo mal medido

Classe dos aparelhos