Измерение мощности солнечных панелей для проекта научной ярмарки

Я учусь в 7-м классе и выполняю проект научной ярмарки, используя различные массивы солнечных батарей. У меня есть 3 различных конфигурации с 6 мини-панелями. Для каждой конфигурации у меня есть все положительные провода и все отрицательные провода. Я использую мультиметр для измерения напряжения и тока. Если я умножу ампер на напряжение, это даст мне точное указание выхода для каждой из трех конфигураций? Спасибо заранее за помощь!

К сожалению, это не так просто.

Если вы подключите разные нагрузки к элементу, напряжение и ток через нагрузку будут (конечно) разными. Если вы нарисуете кривую всех точек тока и напряжения, она будет выглядеть как фиолетовая на этом рисунке:

Если вы измеряете напряжение с помощью мультиметра (другие нагрузки не подключены), ток через него не течет, и вы получаете Vmax.
Если вы измеряете только ток, вы создаете короткое замыкание, поэтому напряжение отсутствует. Таким образом, вы измеряете Imax.

Теперь, просто умножив Vmax и Imax, мы получим светло-синий прямоугольник (частично перекрывающийся с желтым). Но это неверное значение, потому что, как уже было сказано, ток на Vmax равен нулю, а также мощность!

Если вы проведете измерения с нагрузками и нарисуете кривую (напряжение * ток) в зависимости от напряжения, вы получите зеленую кривую. Он показывает, какая мощность подается на элемент при каком напряжении. Вы можете ясно видеть, что есть максимум, и соответствующая сила - желтый прямоугольник.

Итак, желтый прямоугольник показывает реальную максимальную мощность, которая намного меньше, чем та, которую вы рассчитываете по Vmax * Imax.

Я думаю, что вы можете измерить Vmax и Imax для всех ваших конфигураций ячеек, и это дает своего рода подсказку, какая из них дает наибольшую мощность. Но также может быть интересно применить несколько разных резисторов и для измерения напряжения и тока.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Для вашего проекта вы можете использовать потенциометр, который выглядит следующим образом:

Поворачивая ручку, вы можете изменить сопротивление между одним из внешнего и среднего терминала. Было бы лучше иметь два мультиметра, один для измерения напряжений и один для измерения токов. Подключите его следующим образом, не подключая один из внешних терминалов:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

и вы можете легко слегка повернуть ручку, измерить текущее напряжение и ввести ее в таблицу Excel для создания кривых, похожих на мою.

Потенциометр должен быть в состоянии справиться с максимальной мощностью, которую могут обеспечить ваши клетки, которая может быть оценена как Imax * Vmax (на ячейку). Я также не уверен, какое сопротивление рекомендовать, может быть, вы используете два, один в диапазоне от 100 кОм до 1 МОм, один в диапазоне 1-10 кОм, чтобы можно было измерять при низких и высоких нагрузках. Может быть, у вас есть кто-то, чтобы спросить об этом, как учитель?

Далее думает, что вы могли бы измерить (с одной ячейкой):

• Различные уровни освещенности
• Клетка под прямыми солнечными лучами снаружи и под прямыми солнечными лучами через окно
• Горячая и холодная камера

Как сказано в другом ответе: очень приятно слышать, что вы заинтересованы в этом материале в этом возрасте, и я действительно призываю вас продолжать. Может быть, вы можете показать нам свои результаты позже?

Не забывайте, что ваши панели могут быть последовательно, а затем параллельно.

я думаю, как у вас есть настройки, это считается "параллельным".

только мои 2 цента стоят.

Кстати, рад видеть, что кто-то в 7-м классе на самом деле пытается быть умным и изучать науку. если бы у меня было все это снова, я бы взял каждый продвинутый класс (математика, естествознание, английский и т. д.), что может быть хуже? ты учишь ?

Возможно, вы захотите попробовать разумное количество комбинаций последовательностей и параллелей для 6 панелей, чтобы увидеть, какая из них дает наиболее интересные результаты (вы можете быть удивлены ответом). Варианты:

1. 6 параллельно (все красные вместе и все черные вместе)
   (++++++) (------)
   + 1-
   + 2-
   + 3-
   + 4-
   + 5-
   + 6-
   / \
2. 6 последовательно (один красный подключен к одному черному с одним красным, а черный оставлен неподключенным для тестирования)
   + (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) -
   + 1- + 2- + 3- + 4- + 5- + 6-
3. Два набора из 3 параллельно (3 красных вместе, 3 черных вместе, затем соедините 3 черных с 3 красными другой группы, затем проведите тестирование по неподключенным 3 красным / черным)
   (+++) (--- +++) (- -)
   + 1- + 4-
   + 2- + 5-
   +3 -__ + 6-
   / \

4. Три набора по 2 параллельно (2 красных вместе, 2 черных вместе, затем соедините 2 черных с 2 красными следующей группы и затем сделайте это снова для третьей группы)
   (++) (- ++) (- + +) (-)
   + 1- + 3- + 5-
   +2 -__ + 4 -__ + 6-
   / \

5. Просто для удовольствия, подключите их "неправильно" и посмотрите, что происходит
   (++) (- ++) (----) (++)
   + 1- + 3- -5+
   +2 -__ + 4 -__ -6+
   / \

В моих "картинках" () означает соединение проводов, поэтому (++) означает 2 красных цвета и (-) означает 2 черных вместе, а (- ++) означает 2 красных и 2 черных разных панелей вместе. Я также попытался нарисовать панели в виде чисел, + 1- это панель с красным проводом "+" и черным проводом "-".

Повеселись!