Departamento de Matemática e Ciências

Departamento de Matemática e Ciências Experimentais
Física e Química A – 10.º Ano
Atividade Prático-Laboratorial – APL 1.2 Física
Assunto: Energia elétrica fornecida por um painel fotovoltaico
Objetivos
- Obter energia elétrica a partir de um painel fotovoltaico.
- Determinar e analisar as condições que permitem obter o rendimento máximo de um painel fotovoltaico.
Trabalho proposto
 Estudo das condições de rendimento máximo de um painel fotovoltaico.
 Montagem de um circuito com um painel solar (associação de células fotovoltaicas), um amperímetro,
um reóstato (ou em alternativa uma caixa de resistências) e, nos terminais deste, um voltímetro. A
resistência variável (reóstato) simulará a resistência equivalente do conjunto de aparelhos ligados em
simultâneo.
 Cálculo da potência elétrica (P) fornecida ao circuito para vários valores da resistência (R) e construção
do gráfico P = f (R), iluminando o painel com uma lâmpada fixa a uma certa distância.
 A partir do gráfico obtido, concluir que o rendimento do painel é máximo para um determinado valor da
resistência utilizada.
 Observação da variação das medidas obtidas para as grandezas supracitadas quando se faz variar a
inclinação da fonte de radiação relativamente ao painel solar, bem como quando se faz aumentar a
distância da fonte de radiação ao referido painel.
 Discussão dos resultados obtidos.
Introdução
Vamos expor a superfície de um painel fotovoltaico à
radiação emitida por uma fonte luminosa situada a uma
determinada distância do painel. O painel comporta-se
como um gerador elétrico, que vai fornecer energia
elétrica a uma resistência variável, a qual irá funcionar
como um recetor dessa energia.
Para analisar as condições em que a potência fornecida
pelo painel é máxima, P, é preciso medir a tensão elétrica
nos terminais da resistência, isto é, a sua diferença de
potencial, U, e a intensidade da corrente elétrica gerada, I, fazendo variar a resistência, R, tal que:
R=U/I
P=UI
Material necessário
 Painel fotovoltaico;
 Amperímetro;
 Voltímetro (multímetro);
 Caixa de resistências;
 Lâmpada (220 V, por exemplo 100 W);
 Fios condutores.
Procedimento experimental
1. Meça o comprimento e a largura do painel.
2. Faça a montagem indicada no esquema ao lado.
3. Disponha a lâmpada, que está colocada num candeeiro, e o painel de
modo a que a luz incida perpendicularmente na superfície do painel,
medindo a distância a que a lâmpada está do painel.
4. Retirando os pinos da caixa de resistências, faça variar o valor da resistência. Meça os valores indicados
no voltímetro e no amperímetro. Faça pelo menos quinze conjuntos de leituras.
-3
5. Construa uma tabela de valores que tenha, a d.d.p. (U), em V, a intensidade da corrente (I), em x 10 A,
-3
a resistência de carga (R), em Ω e a potência (P), em x 10 W.
6. Verifique experimentalmente o que acontece se variar:
- o ângulo de incidência da radiação no painel;
- a distância da lâmpada ao painel.
Resultados obtidos
1. Calcule a área do painel.
2. Registe na tabela seguinte os dados obtidos para os pontos 4. e 5. do procedimento experimental.
Leituras
U (V)
-3
I x 10 (A)
Rv ()
-3
P = U I x 10 (W)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3. Construa os gráficos I = f (U), “característica do gerador”, e P = f (R).
Discussão e conclusões
1. Por que se diz que um painel fotovoltaico é um gerador de energia elétrica?
2. Identifique qual a transformação de energia que ocorre no painel fotovoltaico.
3. Analise como varia a potência elétrica fornecida pelo painel fotovoltaico com a resistência.
4. Indique, para o ponto 3. de resultados obtidos, qual é a potência máxima fornecida pelo painel, bem
como a correspondente resistência.
5. Conclua acerca das condições que influenciam o rendimento máximo do painel.
Prof. Luís Perna
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