太阳高度与太阳能获得量模拟实验装置制造方法及图纸

一种太阳高度与太阳能获得量模拟实验装置。涉及一种教具。它可以直观地演示在地球上任一地区，在不同时间与太阳有着不同的距离，对于不同高度的太阳，该地区获得不同量的太阳能的模拟实验，加深学生对这一规律的理解。包括平行光源，太阳能电池板，角度旋转计量装置，电流表和调节装置；其中太阳能电池板与角度旋转计量装置相互垂直连接，以角度旋转计量装置调节太阳能电池板的倾斜角度，平行光源照射到太阳能电池板；太阳能电池板、电流表和调节装置构成串联电路。用于教学，可以使学生得到感性知识加深理解。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种教具。特别是一种太阳高度与太阳能获得量模拟实验装置。技术背景地球上的能源大多来自太阳，地球平均每天获得27.4×1020J的太阳能，但是，由于地球的自转和公转，使得太阳与地球表面的同一地点在不同时间的距离是不同的，因而该地区在不同时间从太阳获得的太阳能是不同的，这种能量的分配是具有一定的规律的。为了验证这一点，对于学生而言，不可能在地球的同一地点测量每年365天不同时间获得的太阳能，因此，学生只能凭想象对这一自然规律进行理解，不能获得实验的感性认识
技术实现思路
本技术旨在提供一种教具，它可以直观地演示在地球上任一地区，在不同时间与太阳有着不同的距离，对于不同高度的太阳，该地区获得不同量的太阳能的模拟实验，加深学生对这一规律的理解。本技术包括平行光源，太阳能电池板，角度旋转计量装置，电流表和调节装置；其中太阳能电池板与角度旋转计量装置相互垂直连接，以角度旋转计量装置调节太阳能电池板的倾斜角度，平行光源照射到太阳能电池板；太阳能电池板、电流表和调节装置构成串联电路。其中，角度旋转计量装置可以包括量角器。调节装置可以是电位器。本技术中平行光源可以视为太阳光，随着角度旋转计量装置调节的太阳能电池板的不同倾斜角度，可以象征地球上的某一地区，由于自转和公转形成的不同倾斜角度，即可视为该地区在不同时间与太阳的不同距离。由于本技术平行光源照射到太阳能电池板；由于太阳能电池板与角度旋转计量装置相互垂直连接，因此，当以角度旋转计量装置调节太阳能电池板的倾斜角度时，太阳能电池板便以通过圆心的水平直径为轴，相对平行光源转动相应的的角度。同时，平行光源照射到太阳能电池板后，可以产生不同强度的电流，通过调节装置的调节，在串联电路中的电流表中显示不同的电流强度。这样，通过本技术的实验，转动角度旋转计量装置，测量出太阳能电池板与平行光源的夹角，再通过电流表测量电流的大小，可以得知太阳能电池板与平行光源不同的距离可以产生不同的电流强度，经过多点测定后，便可验证太阳对地球表面不同地点，不同时间发射的不同的太阳能。综上所述，本技术是一种教具，它可以直观地演示在地球上任一地区，在不同时间与太阳有着不同的距离，对于不同高度的太阳，该地区获得不同量的太阳能的模拟实验，加深学生对这一规律的理解。附图说明图1为本技术整体示意图。图2为本技术电路原理示意图。图3为实施例1中理论功率的推导示意图。图中1-平行光源，2-太阳能电池板，3-角度旋转计量装置，4-电流表，5-调节装置。具体实施方式试验1利用本技术进行模拟实验的设计思路1，太阳距地球大约1.5×1011m，可视为无穷远，太阳光到达地球已近似平行光线，因此平行光源1可以视为太阳光。2，采用了硅光电池组(TCA)作为太阳能电池板2，采用微安表作为电流表4，太阳能电池板2与角度旋转计量装置3垂直连接。3，太阳能电池板2、电流表4和调节装置5构成串联电路。模拟实验及分析a)改变角度变化及量度装置的角度，测得在不同太阳高度时的电流值，用公式P＝I2R算出对应的功率；分别与最大功率值(h⊙＝90°时的值)之比，见下表。b)查出不同太阳高度时正弦函数值，并算出相应的理论功率值一并填入上表。理论功率P＝Pm.sinh⊙的推导如附图3，设太阳能电池板在与平行光成90°时获得功率为最大值Pm，当AO转至A′O位置时与光线成α角，这时获得光能的有效面积为A′O′，则 ＝sinα＝sinh⊙P＝Pm·sinh⊙根据测得的电流值I代入公式P＝I2R (实验中R为定值，由于我们主要是看各数值的比例关系，所以为简化过程，在随后的计算中将R省略)算出相应的各纬度上的功率值与理论值比较。其规律是阳光垂直照射时的能量损失很小(因太阳能电池板的反射作用，虽有一层一氧化硅抗反射膜的存在减少了光的反射，但仍存在因反射而造成的能量损失)。随着纬度的升高(太阳高度减小)太阳能被反射越多，也就是地面获得的太阳的越来越少。这与物理学中关于光能的计算的理论是统一的。权利要求1，一种太阳高度与太阳能获得量模拟实验装置，其特征在于包括平行光源，太阳能电池板，角度旋转计量装置，电流表和调节装置；其中太阳能电池板与角度旋转计量装置相互垂直连接，以角度旋转计量装置调节太阳能电池板的倾斜角度，平行光源照射到太阳能电池板；太阳能电池板、电流表和调节装置构成串联电路。专利摘要一种太阳高度与太阳能获得量模拟实验装置。涉及一种教具。它可以直观地演示在地球上任一地区，在不同时间与太阳有着不同的距离，对于不同高度的太阳，该地区获得不同量的太阳能的模拟实验，加深学生对这一规律的理解。包括平行光源，太阳能电池板，角度旋转计量装置，电流表和调节装置；其中太阳能电池板与角度旋转计量装置相互垂直连接，以角度旋转计量装置调节太阳能电池板的倾斜角度，平行光源照射到太阳能电池板；太阳能电池板、电流表和调节装置构成串联电路。用于教学，可以使学生得到感性知识加深理解。文档编号G09B23/06GK2770016SQ20042008543公开日2006年4月5日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日专利技术者田园, 田中智 申请人:田园本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳高度与太阳能获得量模拟实验装置，其特征在于包括平行光源，太阳能电池板，角度旋转计量装置，电流表和调节装置；其中太阳能电池板与角度旋转计量装置相互垂直连接，以角度旋转计量装置调节太阳能电池板的倾斜角度，平行光源照射到太阳能电池板；太阳能电池板、电流表和调节装置构成串联电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田园，田中智，
申请(专利权)人：田园，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]