中学受験理科「光電池」光と電流の大きさ

光電池 アイキャッチ理科

光電池(太陽電池)は私たちの身の回りに多く存在します。今回は光電池の電流の大きさについて学習します。

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「光電池(太陽電池)」基本問題

:光電池を使って下図のようなソーラーカーをつくり、日あたりのよいところで走らせた。ただし、この日の太陽の南中時刻は正午で、太陽の南中高度は52°であったとする。

光電池カー

(1)この日の正午ごろにソーラーカーを走らせるとすると、どの方角に向かって走らせるとよいか。四方位の中から答えよ。

(2)正午ごろ、(1)で選んだ向きにソーラーカーを走らせるとき、図Aの角度を何度にするともっとも速くソーラーカーが走るか。

【問題DL】光電池(太陽電池)

光電池のはたらき

光電池(こうでんち)は太陽電池(たいようでんち)ともよばれます。光電池に光があたると、乾電池と同じように電流が流れます。

光電池のしくみ

長い間使っても光電池のはたらきは乾電池のように弱くなりませんが、光があたらないと電流が流れません。

光電池は、人工衛星やソーラーカー、街灯、無人灯台、卓上計算機、時計など、さまざまなものに活用されています。

光のあたり方と電流の大きさ

光電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変える装置なので、光のあたり方が重要になります。

●光の強さと電流

光電池に光が強くあたると、強い電流が流れます。下の図のように、あみ目状のおおいを光電池の上にかぶせると、光の強さが弱くなり電流が小さくなります。

光電池と光の強さ

●光のあたる面積と電流

光電池の光があたる面積を広くすると、強い電流が流れます。下の図のように、黒い紙を光電池の上に半分かぶせると、光があたる面積小さくなり電流が小さくなります。

光電池の面積と電流の強さ

●光のあたる角度と電流

光電池に光があたる角度を90°にする(直角にすると)と、強い電流が流れます。下の図のように、光が直角にあたるように光電池を置くと、最も多くの光を受け取れることがわかります。

光電池と角度

「光電池(太陽電池)」基本問題 解答


(1)
ソーラーカーの光電池が南に傾いているので、南に向かって走らせると光電池にあたる光が直角に近くなるので、大きな電流がながれます。

(2)38°
正午に太陽は真南に来ます。このときの地面から太陽までの角度を南中高度といいます。南中高度が52°なので、下図をかくことで、光電池を何度傾ければよいかわかります。

光電池の角度

180-(90+52)=38になります。

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