OBJETIVO: Calcular la variación del área irradiada por un cono de luz respecto al ángulo de incidencia.
Justificación teórica:
El ángulo formado entre el sol y los paneles solares es muy importante. La intensidad de la luz varía dependiendo el ángulo siendo la más intensa correspondiente a 90 grados. También hay que tener en cuenta la distancia al foco, en este caso, al Sol.
La Tierra recibe anualmente 1,5 x 1018 Kwh. de energía solar lo que corresponde a 10.000 veces el consumo mundial de energía en ese período. Este hecho indica que además de ser responsable por la manutención de vida en la tierra, la radiación solar constituye una inagotable fuente energética, habiendo un enorme potencial de utilización por medio de sistemas de captación y conversión en otra forma de energía (térmica, electricidad,...etc).
Nuestro planeta en su movimiento anual entorno al sol, describe en trayectoria elíptica un plano que esta inclinado aproximadamente 23,5º con relación al plano ecuatorial. Esta inclinación es responsable por la variación de la elevación del Sol en el horizonte con relación a la misma hora, a lo largo de los días, dando origen a las estaciones del año y dificultando los cálculos de la posición del sol para una determinada fecha.
La posición angular del sol, al medio día solar, con respecto al plano del Ecuador (norte positivo) se llama declinación solar (σ). Este ángulo que se puede ver en la figura 1 y varía de acuerdo con el día del año dentro de los límites siguientes:
-23,5º < σ < 23,5º
La declinación solar es cero el día que comienza la primavera y el día que comienza el otoño (equinocios) y la declinación es máxima en el solsticio de verano (23,5º).
METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTO
Material utilizado:
- Mesa con inclinación regulable.
- Flexo de altura regulable.
- Concentrador de haz luminoso (casero)
- Plantilla cuadriculada.
- Escuadra para mantener la perpendicularidad del foco.
- Niveles.
- Cinta métrica.
Procedimiento:
La experiencia se ha desarrollado tomando una distancia de 13 cm entre foco y mesa.
Usando la proyección del foco de luz sobre una lámina cuadriculada, medimos el área irradiada, variando el ángulo de inclinación de la mesa.
RESULTADOS
Los datos tomados se pueden observar en la siguiente tabla:
En la siguiente gráfica se puede ver cómo tomando una misma distancia, a medida que aumenta la angulación del rayo de luz que incide sobre el papel, aumenta la superficie enfocada y se reduce la intensidad por unidad de área.
