Verband tussen afstand en vermogen bij lamp
Peter stelde deze vraag op 12 februari 2007 om 16:24.Wat is er voor verband tussen de afstand van een zonnecel tot een lamp en het vermogen dat we hebben gemeten. Als de afstand van de lamp tot de cel afneemt, dan neemt het vermogen volgens mij kwadratisch af. Dus als je de afstand uit zet tegen het vermogen, is het dan een omgekeerd kwadratisch evenredig verband?
Reacties
Dag Peter en Jan,
Een omgekeerd kwadratisch verband kan mijns inziens in de praktijk alleen in ruwe benadering worden verwacht. Afhankelijk van de afmetingen van de lichtbron, de afstand tussen lichtbron en zonnecel, en de afmetingen van de zonnecel kunnen flinke afmetingen van een omgekeerd kwadratisch verband optreden. Jan gaf dat met "zo ongeveer" al aan.
1. Een omgekeerd kwadratisch verband kan optreden als de lichtbron puntvormig is. Dat is een gloeilamp niet, en de vaak gebruikte bouwlamp nog minder. Deze afwijking is niet gemakkelijk in een formule te vangen.
2. We verwachten in eerste aanleg: als je de vlakke zonnecel 3 maal zo ver van een puntvormige lichtbron plaatst, onderschept hij een 3²=9 maal zo klein gedeelte van het uitgezonden vermogen. Maar die ruwe regel gaat niet meer op als de afstand tussen de lichtbron en de zonnecel van dezelfde orde is als de lengte of breedte van de zonnecel (of als de afstand slechts een paar maal groter is dan de afmetingen van zonnecel). Stel je maar voor dat een vlakke rechthoek in een bol om de lichtbron ligt. Met deze afwijking kan in een formule nog wel rekening worden gehouden, maar de onderschepping hangt niet omgekeerd kwadratisch af van de afstand.
Succes met het onderzoek, Jaap Koole
Wat Jaap zegt over die afwijkingen in het verband gaat juist op bij KLEINE afstanden van bron tot cel. Dat is omdat je in het echt nooit een puntbron zult hebben. Bijvoorbeeld, op 5 cm afstand van een TL-balk vang je maar een klein deel van het totaal uitgestraalde vermogen, want je TL-balk is groter dan je cel. Op grotere afstanden maakt dat nagenoeg niks meer uit.
Verder zal je cel geen holle bolvorm hebben. Op kleine afstnd zit een deel van je cel dus dichter bij de bron dan een ander deel. Op grotere afstand is dat effect ook steeds kleiner.
Als je op grotere afstand juist het verband begint kwijt te raken, dan kom je misschien in de buurt van technische beperkingen van je zonnecel, of krijg je "last" van andere lichtbronnen in de buurt, of reflecties via muren, plafond e.d. van je lichtbron, of staat je cel niet meer mooi haaks op de richting naar je lichtbron, of........verzin maar wat.
Dag Peter,
Het lijkt me niet mogelijk het verband tussen de (overheersende) kleur van het op de zonnecel vallende licht en het geleverde elektrische vermogen te onderzoeken met de spullen die aanwezig zijn op een doorsneeschool. Als je dat verband wilt onderzoeken, moet je namelijk het stralingsvermogen dat op de zonnecel valt, constant houden terwijl je de kleur varieert. Anders weet je niet of een groter elektrisch vermogen van de zonnecel wordt veroorzaakt door een verandering van de kleur of het vermogen van het opvallende licht.
Een gele lamp kan minder of juist meer straling uitzenden (afgezien van infrarood) dan een blauwe lamp, ook al hebben neemt elke lamp een elektrisch vermogen van 60 watt op. Werken met "normale" gele en blauwe filters voor een "witte" lamp is geen oplossing: het ene filter kan een groter vermogen doorlaten dan het andere.
En meting van het opvallende stralingsvermogen is niet eenvoudig. Met een luxmeter lukt het niet op een betrouwbare manier, zeker niet als je de invloed van de kleur wilt onderzoeken. Misschien kan een hogeschool of universiteit in de omgeving je daarmee verder helpen.
Succes met het onderzoek, Jaap Koole