Leistung einer Solarzelle

"Wat is Watt?" Wie groß ist die Leistung unserer Solarzelle?

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Was bedeutet das - 400Watt? Watt ist die Einheit der elektrischen Leistung. Sie beschreibt wie viel Energie in einer bestimmten Zeit fließt. Der Begriff der "Energiestromstärke" beschreibt den Energietransport besser als der Begriff der "elektrischen Leistung". 400 Watt entsprechenen einer Energiestromstärke bzw. Leistung von 400 Joule pro Sekunde. Mit anderen Worten ist die maximale Leistung der Solarzelle auf dem Bild 400 Joule pro Sekunde, wobei Joule die Einheit der Energie ist. Zu besseren Einschätzung der Energiemenge eines Joules hier ein Beispiel: Um 1 Kilogramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erwärmen muss man eine Energie von etwa 4,2 Kilojoule (4200 Joule) aufbringen. Eine dieser 400 Watt Solarzellen müssten also rund 10-11 Sekunden Energie liefern, um die 1 Kilogramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erwärmen.

Nun zurück zu unseren kleinen Solarzelle und dem Calliope:

Bisher haben wir lediglich die elektrische Spannung der Solarzelle mit dem Calliope gemessen. Über die Energiestromstärke lässt sich bisher nichts sagen. Hier kommt nun die Größe der elektrischen Stromstärke ins Spiel. Die Einheit der Stromstärke ist das Ampere (A). Das Produkt der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke ergibt die elektrische Leistung. Folgende Modellvorstellung kann beim Verständnis helfen.

Um also die Leistung der Solarzelle zu bestimmen, müssen wir zusätzlich noch die elektrische Stromstärke messen. Dies geht allerdings beim Calliope nicht so einfach. Die analogen Pins können lediglich die Spannung "messen". Deshalb müssen wir zu einem "Trick" greifen:

Wir nutzen den Vorwiderstand, dessen Wert bekannt ist (100 Ohm), messen die Spannung, die am Widerstand abfällt, nutzen das Ohmsche Gesetz, um damit die Stromstärke zu berechnen. Da die die Solarzelle, der Widerstand und die LED in Reihe geschaltet sind, ist die Stromstärke überall die gleiche und kann mit der Gesamtspannung zu Leistung berechnet werden.

Damit hier abermals nicht zu viel Physik "gemacht" wird, finden sich im Folgenden Hilfen zur Aufgabenstellung:

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Detailsansicht

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Hinweis: Es ist sinnvoll, die Leistung in Milliwatt (mW) anzeigen zu lassen. Ansonsten ist der Wert zu klein.