l'énergie et la lumière électrique ont une relation à double sens: Vous pouvez facilement convertir un à l'autre. Les ampoules produisent de la lumière à partir d'un courant électrique, et les cellules solaires produisent de l'électricité à partir de la lumière. Des expériences qui explorent cette relation étudier l'efficacité des technologies d'éclairage, de mesurer l'intensité de la lumière et de tester la sortie des cellules solaires.
Intensité lumineuse
La lumière visible vient dans une gamme de niveaux d'intensité, de l'obscurité totale à aveuglante luminosité. Les appareils électroniques appelés photomètre mesure la luminosité dans des unités appelées lumens. Obtenir un photomètre et mesurer le niveau de lumière de la lumière réfléchie par les différentes couleurs de papier, de l'intérieur d'un placard sombre et de lumière directe du soleil.
Emprunter ou acheter un autotransformateur variable. Ce dispositif permet de faire varier la tension du courant domestique de zéro à 120 volts. Dans une pièce sombre, la puissance d'une lampe standard avec le transformateur et mesurer sa luminosité avec un photomètre. Enregistrer la luminosité en lumens tout en changeant la tension dans les étapes 5 volts à partir de zéro au maximum. Tracer les résultats sur un papier graphique, en utilisant la luminosité que l'axe Y et de tension pour l'axe des abscisses.
Éclairage efficacité
fabricants d'éclairage veulent produire des lampes qui rendent possible le plus de lumière par watt d'électricité. Différentes technologies d'éclairage, tels que les lampes fluorescentes compactes (LFC) et les lampes à incandescence, ont différents niveaux d'efficacité. Procurez-vous un (LED) lampe à diode électroluminescente, une ampoule fluorescente et une ampoule à incandescence et mesurer la luminosité de chaque avec un photomètre. Divisez la lecture de la lumière par la puissance nominale de la lampe pour obtenir un numéro d'efficacité. Déterminer qui a la plus grande efficacité.
Vous pouvez également mesurer l'efficacité des lampes en mesurant leur température. Pour une ampoule, la chaleur est un gaspillage d'énergie, car il ne contribue pas à éclairer une pièce. Utilisez un thermomètre électronique ou infrarouge pour mesurer la température d'une lampe à LED, une LFC et une lumière incandescente. Déterminer qui est le plus chaud, et savoir si tout produit pas de chaleur du tout.
Cellules solaires
Vous pouvez lire sur les avantages de l'énergie solaire et se demander pourquoi l'énergie solaire ne fonctionne tout. La réponse implique la quantité d'énergie que vous pouvez obtenir à partir de la lumière du soleil, et combien les coûts de l'énergie. Obtenez une cellule solaire de toute taille. Mesurer sa sortie courant et la tension en plein soleil. Assurez-vous de l'angle de la cellule solaire elle pointe aussi directement au soleil. Multipliez le courant en ampères par la tension pour obtenir une puissance électrique en watts. Mesurer la hauteur et la largeur de la cellule solaire et de déterminer quelle fraction il est d'un mètre carré. Depuis la lumière du soleil entrant délivre environ 1000 watts par mètre carré à la surface de la Terre, ce qui détermine la plus grande puissance d'une cellule solaire peut faire. Divisez le chiffre watts par la zone en tant que fraction d'un mètre carré, puis diviser par 1000. Le résultat est l'efficacité de votre cellule solaire.
La constante de Planck
Vous pouvez effectuer des expériences sophistiquées impliquant la lumière et l'électricité avec des appareils de constante de Planck. Certaines formes de l'appareil utilisent un ensemble de LED de couleur, un réseau de diffraction et un multimètre. Vous mesurez la tension et le courant de LED avec le compteur de chaque, et de déterminer la longueur d'onde de la lumière avec la grille. De la tension de la LED et la longueur d'onde de la lumière, vous calculez h, constante, un numéro universel de Planck qui concerne la longueur d'onde de la lumière à son énergie.
Jouets solaires
Pour les jeunes enfants, les jouets solaires peu coûteux peuvent fournir à la fois l'amusement et de perspicacité. Vous pouvez montrer un enfant que la voiture ou robots pistes quand le soleil brille sur elle, mais quand vous bloquez le soleil, il vient à une halte. Si vous mettez le jouet dans une pièce sombre et briller une lampe de poche forte sur elle, la lumière rend le mouvement de jouet. Éteindre la lumière, et le jouet arrête. Vous pouvez lui expliquer que l'énergie à la lumière, que ce soit du soleil ou une autre source, rend le travail de jouet.