Solární kytka v květináči

28. květen 2012 | 06.00 |

Se solárními hračkami se už dávno roztrhl pytel. K dnešnímu 4. výročí stránek Fyzmatik jsem dostal jednu z nich. Hned jsem ji zařadil mezi pěkné fyzikální pomůcky. Na první pohled to je jednoduchá fotovoltaická kytička, která se vyrábí v různém provedení. V barevném plastovém květináči je plastová kytička (někdy také beruška), která se pohybuje zároveň se svými neméně plastovými zelenými lístky. Má hrozně ráda světlo, což se projeví jejím zběsilým kymácením při osvětlení vhodným zdrojem světla. Aby ne, když svou energii získává prostřednictvím fotočlánku.

Pokud hračku rozmontujete, zjistíte, že se v ní ukrývá mnoho zajímavých fyzikálních efektů. Energii poskytuje docela miniaturní solární (fotovoltaický) článek. Jeho základem je tenká křemíková destička s vodivostí typu P. Na ní je vytvořena vrstvička polovodiče typu N, přičemž obě vrstvy jsou odděleny přechodem P-N. Jde vlastně o princip polovodičové diody. Když fotočlánek osvítíme, vznikne v polovodiči vnitřní fotoelektrický jev a z krystalové mřížky polovodiče se začnou uvolňovat elektrony. Na P-N  přechodu tak vznikne malé elektrické napětí zhruba o velikosti 0,5 V.

I když má tento fotovoltaický článek poměrně malý výkon, pohybující se řádově v desítkách mW, dokáže pohánět jednoduché mechanické soustavy.

Energie dopadajícího světla se v článku mění na elektrickou energii. V hračce je k solárnímu článku připojený kondenzátor, který se postupně nabíjí, až dosáhne napětí, při kterém se jeho elektrická energie uvolní do miniaturní cívky, která nemá feromagnetické jádro. V cívce se indukuje elektrický proud a kolem ní vzniká magnetické pole, které působí svou magnetickou silou na dvojici magnetů připevněných mezi stonkem kytky a jedním z listů. To způsobí rozkmitání stonku a jednoho z listů. Druhý list je s ním spojený mechanickou vazbou a tak se všechny tři pohyblivé plastové části rozkmitají jako kyvadlo.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1 (2x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře