ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 Зеленоградский окружной фестиваль научно-технического творчества Конкурс проектно - исследовательских работ школьников «Этот удивительный мир» Номинация:_от замысла к изобретению Направление: естественнонаучное Название конкурсной работы: «Источники солнечной энергии» Авторы: Баюров Иван, 16лет, 10 класс Панов Александр, 16лет, 10 класс Талалихин Илья, 16лет, 10 класс Научный руководитель: Лашкарева Л.Д. Москва, 2010 Страница 1 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 Оглавление I. Введение II. Основная часть 3 стр. 6 стр. 1) Этапы сбора экспериментальной установки 2) Экспериментальное определение энергии и мощности установки 3) Определение мощности солнечной батареи 4) Расчет КПД установки III. Заключение IV. Источники информации 9 стр. 10 стр. Страница 2 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 I Введение Одной проблем, из важнейших стоящих человечеством, проблема является источников энергии. энергии перед Потребление растёт столь быстро, что известные в настоящее время топлива запасы окажутся исчерпанными в сравнительно короткое время. Например, надежно подтверждаемых запасов угля может хватить примерно на 350 лет, нефти – 40 лет, природного газа – на 60 лет. Проблему “энергетического голода” решает с использованием энергии так называемого возобновляемых источников (энергии рек, ветра и солнца). Солнечная энергетика — использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Ныне солнечная энергетика широко применяется в случаях, когда малодоступность других источников энергии в совокупности с изобилием солнечного излучения оправдывает её экономически. Страница 3 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 Энергия Солнца – энергия будущего Солнце – это самый сильный источник энергии на нашей планете. Без солнечного тепла и света любая жизнь на Земле не была бы возможна. Она необходима для передвижения транспорта и приготовления пищи, для работы и отдыха, для обогрева и охлаждения помещений. Преобразование солнечной энергии в электрическую имеет массу достоинств. Прежде всего, это 100% надёжность – Солнце от нас никуда не денется по прогнозам учёных ещё несколько миллиардов лет. Также это чистый и соответственно безопасный для здоровья источник энергии В наше время использование солнечного электричества уже широко распространено. В отдаленных местах, куда дотянуть кабель от электростанций стоит очень дорого, а иногда и просто невозможно, используют солнечную энергию. Это отдалённые фермерские хозяйства, отдельно стоящие обитаемые острова, морские и космические станции. По данным печати более 7 миллионов домов по всему миру оборудованы источниками энергии на солнечных батареях. В нашем использования проекте мы рассматриваем перспективу солнечной батареи для подъема лифта в коттедже. Эту модель лифта целесообразно использовать в доме, где живут люди с ограниченными возможностями движения. Страница 4 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 Страница 5 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 Цели и задачи: 1. Собрать модель, в которой солнечная батарея приводит в действие мотор для подъема груза. 2. Определить экспериментально работу и мощность установки. 3. Рассчитать мощность солнечной батареи . 4. Определить КПД установки. Метод исследования: экспериментальный Страница 6 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 II. Основная часть 1. Сбор экспериментальной установки из конструктора LEGO Рис. Авторы проекта в процессе создания экспериментальной установки. 2. Определение мощности установки. А) Подвешиваем грузы на веревку и определяем максимальный вес поднимаемый установкой Б) Определяем высоту и время подъема В) Рассчитываем энергию и мощность установки Энергия: № Мощность: W=FS Сила (Н.) Высота подъема (м) 1 2 3 Время Среднее (с) N= W/tср Работа Мощность время (Дж) (Вт) 6.8 0.27 0.04 6.6 0.8 0.34 6.7 7.0 Рис.1 Модель экспериментальной установки до и после подъема лифта Страница 7 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 3. Определение мощности солнечной батареи. 1) Световой поток Ф = ES E - освещенность (Лк) S – площадь солнечной панели 2) Сила света = 36*10-6м2 I = Ф/4π 3) Мощность светового потока Р = IS 4) В результате получаем формулу для расчета мощности P = ES2 /4π 5) С помощью устройство «Архимед» определяем освещенность датчиком освещенности E = 150кЛк 6) В результате расчета получаем P = 0,4Вт Рис.2 Показание самописца освещенности на экране мобильной лаборатории «Архимед» Страница 8 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 Рис. 3 Схема экспериментальной установки для определения освещенности Солнечная батарея Источник света Площадка лифта Датчик освещенности 4. Расчет КПД установки КПД = N/P КПД = 0.04Вт/0.4Вт = 0.1 КПД = 10% Страница 9 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 III. Заключение Результаты исследования: 1)Установка совершала работу 0.8Дж , мощность установки равна 0.04Вт 2) Мощность солнечной батареи равна 0.4Вт 3) КПД установки равно 10% Выводы: 1)Данную установку можно использовать в реальных условиях, в том числе в домах, где проживают люди с ограниченными двигательными возможностями. 2) Достоинство использование солнечной энергии заключается в том, что эта энергия доступна и неисчерпаема. 3)Солнечная энергия экологически чистая, так как не производит вредных отходов. Страница 10 ГОУ СОШ «Школа надомного обучения» №367 IV. Источники информации 1. Свободная энциклопедия – Википедия, http://ru.wikipedia.org 2. Физический справочник «Фотометрия», Л., 1983,-186 стр. 3. Перышкин А.В., Гутник Е.М., Физика: Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений, М., 2004, - 256 стр. с ил. Страница 11