2.2 Variación
del área irradiada en función del ángulo de incidencia
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.
