サイエンスフェアプロジェクトのソーラーパネルの出力の測定

私は7年生で、さまざまなソーラーパネルアレイを使用してサイエンスフェアプロジェクトを行っています。6つのミニパネルが接続された3つの異なる構成があります。構成ごとに、すべての正のワイヤが接続され、すべての負のワイヤが接続されています。マルチメーターを使用して電圧とアンプを測定しています。アンプに電圧を掛けると、3つの構成それぞれの出力を正確に示すことができますか？よろしくお願いします！

残念ながら、それはそれほど簡単ではありません。

異なる負荷をセルに接続すると、負荷を通る電圧と電流は（もちろん）異なります。すべての電流対電圧ポイントの曲線を描くと、この写真の紫色のようになります。

マルチメーター（他の負荷が接続されていない）で電圧を測定すると、電流は流れず、Vmaxが得られます。
電流のみを測定する場合、短絡が発生するため、電圧は発生しません。このようにして、Imaxを測定します。

ここで、VmaxとImaxを乗算すると、明るい青色の長方形が得られます（黄色の長方形と部分的に重なります）。しかし、これは正しい値ではありません。なぜなら、前述のように、Vmaxの電流はゼロであり、電力もゼロだからです！

負荷で測定を行い、（電圧*電流）対電圧の曲線を描くと、緑色の曲線が得られます。それは、どの電圧でセルによってどの電力が供給されるかを示します。最大値があることがはっきりとわかります。それに対応するパワーは黄色の長方形です。

そのため、黄色の長方形は実際の最大電力を示しており、Vmax * Imaxで計算したものよりはるかに小さくなっています。

セルのすべての構成についてVmaxとImaxを測定できると思います。これは、どれが最も力を発揮するかのヒントになります。しかし、いくつかの異なる抵抗をこの電圧と電流の測定に適用することも興味深いかもしれません。

編集：

プロジェクトでは、次のようなポテンショメーターを使用できます。

ノブを回すと、外部端子と中央端子のいずれかの間の抵抗を変更できます。電圧を測定するための1つと電流を測定するための2つのマルチメーターを使用するのが最適です。次のように接続し、外部端子の1つを未接続のままにします。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

簡単にノブを少し回して、電流と電圧を読み取り、Excelシートに入力して、私のような曲線を生成できます。

ポテンショメータは、Imax * Vmax（セルごと）で推定できる、セルが提供する最大電力を処理できる必要があります。また、どの抵抗を推奨するかもわかりません。2つを使用することができます。1つは100kOhm〜1MOhmの範囲、1つは1〜10kOhmの範囲で、低負荷と高負荷で測定できます。たぶん、先生のように、このようなものを頼む人がいますか？

さらに、1つのセルで測定できると考えています。

• さまざまな光レベル
• 外からの直射日光下と窓からの直射日光下のセル
• ホットセルとコールドセル

他の答えで述べたように、あなたがその時代にこのようなものに興味を持っていると聞いて本当にうれしいです。後で結果を見せてもらえますか？

パネルを直列に並べてから並列にできることを忘れないでください。

私はあなたがあなたのセットアップを持っている方法が「平行」と考えられると思います。

ちょうど私の2セントの価値。

ちなみに、小学7年生の誰かが実際に賢くなり、科学について学ぼうとしているのを見てうれしいです。もう一度やりたいことがあれば、すべての上級クラス（数学、科学、英語など）を受講します。学ぶ ？

6つのパネルについて、合理的な数の直列と並列の組み合わせを試して、どれが最も興味深い結果をもたらすかを確認することができます（答えに驚くかもしれません）。オプションは次のとおりです。

1. 6 in parrallel（すべての赤が一緒に、すべての黒が一緒に）
   （++++++）（------）
   + 1-
   + 2-
   + 3-
   + 4-
   + 5-
   + 6-
   / \
2. 直列6（1つの赤が1つの黒に接続され、1つの赤と黒がテスト用に未接続のまま）
   +（+-）（+-）（+-）（+-）（+-）-
   + 1- + 2- + 3- + 4- + 5- + 6-
3. 3セットを並行して2セット（赤を3つ、黒を3つ、次に3つの黒を他のグループの3つの赤に接続し、未接続の3つの赤/黒をテストします）
   （+++）（--- +++）（- -）
   + 1- + 4-
   + 2- + 5-
   +3 -__ + 6-
   / \

4. 2セットの並列3セット（赤2つ、黒2つ、次に2つの黒を次のグループの2つの赤に接続してから、3つ目のグループに対して再度行います）
   （++）（-++）（-+ +）（-）
   + 1- + 3- + 5-
   +2 -__ + 4 -__ + 6-
   / \

5. 楽しみのために、それらを「間違った」接続し、何が起こるかを見てください
   （++）（-++）（----）（++）
   + 1- + 3- -5+
   +2 -__ + 4 -__ -6+
   / \

私の「写真」では、（）はワイヤを接続することを意味するため、（++）は2つの赤を、（-）は2つの黒を、（-++）は2つの赤と異なるパネルの2つの黒を意味します。また、パネルを数字で描いてみました。+ 1-は、赤い線「+」と黒い線「-」のパネル1です。

楽しんで！