De zon wordt tegenwoordig steeds vaker gebruikt als alternatieve energiebron. Een
groot voordeel is dat zonne-energie milieuvriendelijk is. In dit onderzoek hebben Björn
en Jeroen een lichtmotor gebouwd en het rendement bepaald.
De lichtmotor bestaat
in uit de rotor en de ophanging.
In figuur 1 staat een schematische weergave.
A Rotor
- Dubbele spoel
- Zonnecel
- Spoelophanging
- Draai-as van de spoel
B Ophanging
- Vertraging
- Massa
- Magneet
De rotor bestaat uit twee spoelen, die in de tegengestelde richting om dezelfde rol karton zijn gewikkeld. Op iedere spoel is een zonnecel aangesloten, die elk aan een andere uiteinde van de rol is bevestigd. Björn en Jeroen hebben twee rotoren gebouwd, één met ronde spoel en één met vierkante spoelen.
Wanneer er van één kant licht op de rotor valt, wordt slechts één zonnecel belicht. Door de bijbehorende spoel zal dan een stroom lopen.. Hierdoor ontstaat er een magnetisch veld door de spoel. Als dit veld niet evenwijdig is aan het externe veld (van de magneten in de ophanging), ontstaat er een magnetische kracht die de rotor laat draaien. Wanneer de rotor zo is gedraaid dat de velden gelijkgericht zijn, ontvangt de zonnecel geen licht meer. Door zijn traagheid draait de rotor echter nog even door. Nu valt er licht op de tweede zonnecel en het verhaal herhaalt zich.
Op de draai-as van de rotor zit een tandwiel, dat via een vertraging een andere as aandrijft. M.b.v. een katrol is hieraan een bepaalde massa bevestigd. Door te meten hoe hoog (h) een massa (m) in een tijd (t) opgetakeld wordt, kan het door de motor geleverde vermogen bepaald worden:
Om het toegevoerde vermogen te bepalen is de spanning over en de stroomsterkte door de spoel gemeten:
Uit de metingen volgt dat het rendement maximaal 0.13% is. Hierbij is het toegevoerd vermogen gebruikt van de twee zonnecellen als ze constant volledig belicht zouden zijn.
Het lage rendement komt o.a. doordat er veel energie verloren gaat aan wrijving in de rotor en katrol. Bij de berekeningen is verder geen rekening gehouden met de draaiing van de zonnecellen. De cellen leveren namelijk niet constant maximaal vermogen, doordat er slechts één cel belicht wordt en de invalshoek van het licht verandert.
Tenslotte hebben Björn en Jeroen het rendement van de ronde spoelen en de vierkante spoelen vergeleken. Zoals verwacht zijn de ronde spoelen beter. Het magnetisch veld door een ronde spoel is namelijk groter.
