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Experimento - Medios didácticos para experimentar/Las propiedades de las células solares/Las propiedades de las células solares (respuestas) (editar)
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{{Recurso educativo AEIF
|Autor=MediaHouse GmbH;
|Área=Ciencias Naturales
|Grado=Básico
|Tipo de licencia=CC BY-SA
|Formato=pdf, doc
|Responsable de curación= Editor
|Última actualización=2018/10/26
|Localización=https://medienportal.siemens-stiftung.org/es/experimento-10-a5-las-propiedades-de-las-celulas-solares-107373}}
{{Calificación de recurso}}
==Descripción del recurso==
La hoja de respuestas contiene respuestas modelo a todas las preguntas que se hacen en las instrucciones de experimentación para estudiantes. Las respuestas son normalmente muy cortas, a menudo no más de unas pocas palabras. ¡Dependiendo del objetivo de aprendizaje, necesitarán ser complementadas y fortalecidas por medio de investigación adicional en libros de texto y, si es necesario, en Internet!
Asimismo se analizarán las clasificaciones de los parciales individuales, pero sólo allí donde pudieran presentarse dificultades según lo demuestre la experiencia.
Para información adicional consulte las correspondientes instrucciones para experimentación [[Experimento - Medios didácticos para experimentar/Las propiedades de las células solares/Las propiedades de las células solares (Instrucción para los alumnos)|“A5 Las propiedades de las células solares (Instrucción para los alumnos)”]], que están disponible en el portal de medios de la Siemens Stiftung.
'''Nota:'''
En lo que sigue no se comentan las evaluaciones de los diferentes experimentos parciales salvo en aquellos casos que por experiencia conste que presentan dificultades especiales.
===Primeras exploraciones con la célula solar===
====Evaluación ====
Enumeren los factores que inciden en la potencia de una célula solar.
'''Nota:'''
Los factores de influencia son:
:a) La intensidad de la iluminación
:b) La distancia de la fuente de luz a la célula solar
:c) El ángulo de incidencia de la luz
La intensidad de la iluminación juega un papel porque, en última instancia, la corriente es generada por el impacto de los rayos de luz (partículas de luz, fotones) sobre los átomos de la célula solar. Es decir, solamente aquellos átomos que son iluminados con�tribuyen a la generación de electricidad. El rendimiento de la célula aumenta cuando recibe la mejor iluminación posible, es decir, cuando la intensidad de iluminación es la mayor posible.
Al realizar el experimento con una bombilla, la intensidad de iluminación será mayor, cuanto menor sea la distancia a la célula solar. La distancia a la fuente de luz influye en la producción de corriente en la medida en que la intensidad de la iluminación decrece con la distancia al cuadrado de la fuente de luz. Es decir, cuanto más se acerca la lámpara a la célula solar (p. ej., reduciendo la distancia a la mitad), mayor es la intensidad luminosa (p. ej., al reducir la distancia a la mitad se cuadruplica la intensidad). Con la luz del sol, en cambio, no es posible captar este efecto relacionado con la distancia ya que, debido a la enorme distancia entre la Tierra y el Sol, la luminosidad en un momento dado siempre será prácticamente la misma en cualquier lugar de radiación directa situado en la misma longitud y latitud.
Pero la potencia de una célula solar también empeora cuando los rayos de luz no inciden en perpendicular sobre la célula solar. Esta dependencia angular de la potencia se basa en la dependencia angular de la radiación de energía. La ley de la naturaleza dice que el aporte de energía de la radiación es máximo cuando esta incide en vertical. Por ese motivo, la célula solar que recibe iluminación perpendicular suministra también la mayor potencia.
====Preguntas ====
Expliquen cómo se tienen que instalar las células solares en las casas a fin de que sean lo más efectivas posible.
Respuesta: Al orientar las células solares instaladas en viviendas, es importante prestar especial atención al ángulo que las células solares forman respecto al sol, ya que las células solares presentan rendimientos muy diversos en función del ángulo de incidencia (relación no lineal entre ángulo y potencia). La posición del sol en el sistema de coordenadas celestes se determina a través del ángulo de acimut y el ángulo de elevación. El acimut indica el ángulo de dirección del sol que, partiendo de la dirección norte, forma con el plano horizontal, en el sentido horario. El ángulo de elevación es el ángulo con el que el observador ve el sol sobre el horizonte. Lo ideal sería dotar los módulos solares con un mecanismo automático que siga la posición del sol, de modo que la luz incida siempre en perpendicular. Si, por el contrario, se instalan de manera fija, la orientación exacta al sur es por lo general la óptima. El módulo solar recibe entonces luz inclinada por la mañana y por la tarde, del este y el oeste, respectivamente, y al medio�día recibe toda la potencia de radiación, cuando el sol está en lo más alto. El mejor ángulo de inclinación teniendo en cuenta el promedio anual depende en cambio de la latitud. En el centro de Alemania, p. ej., ese ángulo de inclinación óptimo se sitúa en aprox. 35°.
De todas formas, en cada caso deben tenerse en cuenta también las particularidades climáticas y meteorológicas del lugar. Es decir, si en la región, p. ej., el sol solo sale por la mañana y por la tarde el cielo suele estar nublado, sería conveniente orientar las células solares más bien en dirección al sol naciente.
===La intensidad de un cortocircuito y la tensión en vacío al colocar la lámpara a diferentes distancias===
====Evaluación ====
:a) Describan cómo influyen la distancia y, con esta, la intensidad de iluminación, en la intensidad y la tensión medidas.
::'''Nota:''' La intensidad de corriente debería caer al cuadrado a medida que crece la distancia, es decir, los puntos de medición en el diagrama que representan la intensidad en función de la distancia a la lámpara deberían formar una parábola. La tensión debe�ría caer de manera más o menos lineal, es decir, los puntos de medición deberían situarse a lo largo de una línea recta.
:b) Nombren lo que varía más al modificar las condiciones de luz: la intensidad o la tensión.
::'''Nota:''' Las curvas de medición ponen de manifiesto que la intensidad de la corriente depende de un modo mucho más sensible de la intensidad de la iluminación, que la tensión.
====Preguntas ====
Se puede utilizar una célula solar para medir las condiciones de iluminación en un lugar.
¿Qué magnitud es más acertada para lograrlo, la intensidad o la tensión? Expliquen por qué es así.
:'''Respuesta:''' Dado que la intensidad de la corriente eléctrica es mucho más sensible a los cambios de condiciones de la luz, resulta más adecuada para determinar las condiciones de iluminación.
===¿Qué sucede al conectar las células solares en serie o en paralelo? ===
|Autor=MediaHouse GmbH;
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|Responsable de curación= Editor
|Última actualización=2018/10/26
|Localización=https://medienportal.siemens-stiftung.org/es/experimento-10-a5-las-propiedades-de-las-celulas-solares-107373}}
{{Calificación de recurso}}
==Descripción del recurso==
La hoja de respuestas contiene respuestas modelo a todas las preguntas que se hacen en las instrucciones de experimentación para estudiantes. Las respuestas son normalmente muy cortas, a menudo no más de unas pocas palabras. ¡Dependiendo del objetivo de aprendizaje, necesitarán ser complementadas y fortalecidas por medio de investigación adicional en libros de texto y, si es necesario, en Internet!
Asimismo se analizarán las clasificaciones de los parciales individuales, pero sólo allí donde pudieran presentarse dificultades según lo demuestre la experiencia.
Para información adicional consulte las correspondientes instrucciones para experimentación [[Experimento - Medios didácticos para experimentar/Las propiedades de las células solares/Las propiedades de las células solares (Instrucción para los alumnos)|“A5 Las propiedades de las células solares (Instrucción para los alumnos)”]], que están disponible en el portal de medios de la Siemens Stiftung.
'''Nota:'''
En lo que sigue no se comentan las evaluaciones de los diferentes experimentos parciales salvo en aquellos casos que por experiencia conste que presentan dificultades especiales.
===Primeras exploraciones con la célula solar===
====Evaluación ====
Enumeren los factores que inciden en la potencia de una célula solar.
'''Nota:'''
Los factores de influencia son:
:a) La intensidad de la iluminación
:b) La distancia de la fuente de luz a la célula solar
:c) El ángulo de incidencia de la luz
La intensidad de la iluminación juega un papel porque, en última instancia, la corriente es generada por el impacto de los rayos de luz (partículas de luz, fotones) sobre los átomos de la célula solar. Es decir, solamente aquellos átomos que son iluminados con�tribuyen a la generación de electricidad. El rendimiento de la célula aumenta cuando recibe la mejor iluminación posible, es decir, cuando la intensidad de iluminación es la mayor posible.
Al realizar el experimento con una bombilla, la intensidad de iluminación será mayor, cuanto menor sea la distancia a la célula solar. La distancia a la fuente de luz influye en la producción de corriente en la medida en que la intensidad de la iluminación decrece con la distancia al cuadrado de la fuente de luz. Es decir, cuanto más se acerca la lámpara a la célula solar (p. ej., reduciendo la distancia a la mitad), mayor es la intensidad luminosa (p. ej., al reducir la distancia a la mitad se cuadruplica la intensidad). Con la luz del sol, en cambio, no es posible captar este efecto relacionado con la distancia ya que, debido a la enorme distancia entre la Tierra y el Sol, la luminosidad en un momento dado siempre será prácticamente la misma en cualquier lugar de radiación directa situado en la misma longitud y latitud.
Pero la potencia de una célula solar también empeora cuando los rayos de luz no inciden en perpendicular sobre la célula solar. Esta dependencia angular de la potencia se basa en la dependencia angular de la radiación de energía. La ley de la naturaleza dice que el aporte de energía de la radiación es máximo cuando esta incide en vertical. Por ese motivo, la célula solar que recibe iluminación perpendicular suministra también la mayor potencia.
====Preguntas ====
Expliquen cómo se tienen que instalar las células solares en las casas a fin de que sean lo más efectivas posible.
Respuesta: Al orientar las células solares instaladas en viviendas, es importante prestar especial atención al ángulo que las células solares forman respecto al sol, ya que las células solares presentan rendimientos muy diversos en función del ángulo de incidencia (relación no lineal entre ángulo y potencia). La posición del sol en el sistema de coordenadas celestes se determina a través del ángulo de acimut y el ángulo de elevación. El acimut indica el ángulo de dirección del sol que, partiendo de la dirección norte, forma con el plano horizontal, en el sentido horario. El ángulo de elevación es el ángulo con el que el observador ve el sol sobre el horizonte. Lo ideal sería dotar los módulos solares con un mecanismo automático que siga la posición del sol, de modo que la luz incida siempre en perpendicular. Si, por el contrario, se instalan de manera fija, la orientación exacta al sur es por lo general la óptima. El módulo solar recibe entonces luz inclinada por la mañana y por la tarde, del este y el oeste, respectivamente, y al medio�día recibe toda la potencia de radiación, cuando el sol está en lo más alto. El mejor ángulo de inclinación teniendo en cuenta el promedio anual depende en cambio de la latitud. En el centro de Alemania, p. ej., ese ángulo de inclinación óptimo se sitúa en aprox. 35°.
De todas formas, en cada caso deben tenerse en cuenta también las particularidades climáticas y meteorológicas del lugar. Es decir, si en la región, p. ej., el sol solo sale por la mañana y por la tarde el cielo suele estar nublado, sería conveniente orientar las células solares más bien en dirección al sol naciente.
===La intensidad de un cortocircuito y la tensión en vacío al colocar la lámpara a diferentes distancias===
====Evaluación ====
:a) Describan cómo influyen la distancia y, con esta, la intensidad de iluminación, en la intensidad y la tensión medidas.
::'''Nota:''' La intensidad de corriente debería caer al cuadrado a medida que crece la distancia, es decir, los puntos de medición en el diagrama que representan la intensidad en función de la distancia a la lámpara deberían formar una parábola. La tensión debe�ría caer de manera más o menos lineal, es decir, los puntos de medición deberían situarse a lo largo de una línea recta.
:b) Nombren lo que varía más al modificar las condiciones de luz: la intensidad o la tensión.
::'''Nota:''' Las curvas de medición ponen de manifiesto que la intensidad de la corriente depende de un modo mucho más sensible de la intensidad de la iluminación, que la tensión.
====Preguntas ====
Se puede utilizar una célula solar para medir las condiciones de iluminación en un lugar.
¿Qué magnitud es más acertada para lograrlo, la intensidad o la tensión? Expliquen por qué es así.
:'''Respuesta:''' Dado que la intensidad de la corriente eléctrica es mucho más sensible a los cambios de condiciones de la luz, resulta más adecuada para determinar las condiciones de iluminación.
===¿Qué sucede al conectar las células solares en serie o en paralelo? ===